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掺氮氧化锌薄膜的制备和p型转变研究

作　者: 沈洪雪
导　师: 李合琴
学　校: 合肥工业大学
专　业: 材料学
关键词: 氮掺杂ZnO薄膜 射频磁控溅射 p型ZnO薄膜 受主杂质 浅受主 红移
分类号: TB383.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 96次
引　用: 1次
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内容摘要


ZnO是一种直接带系半导体化合物,其室温禁带宽度为3.37eV,激子束缚能为60meV,光子增益为320cm-1,因此ZnO薄膜作为具有优良的压电、光电、气敏、压敏等性质的材料,在透明导体、发光元件、太阳能电池窗口材料、光波导器、单色场发射显示器材料、高频压电转换、表面声波元件、微传感器以及低压压敏电阻器等方面具有广泛的用途。但是未掺杂ZnO薄膜由于其本征缺陷造成的化学计量比失衡特别是氧空位（Vo）和锌间隙原子（Zni）使其成为天然的n型半导体。而理论计算预言了氮元素可以在ZnO薄膜中形成浅的受主能级,进而实现p型导电。本文主要采用了射频磁控溅射法制备氮掺杂ZnO薄膜,同时在成功制备氮掺杂ZnO薄膜的基础上又采用在基片上施加偏压的方法制备了氮掺杂ZnO薄膜,并对两种氮掺杂ZnO薄膜晶体结构,表面形貌,导电率等相关物理性能进行了分析。主要内容如下:第一章简述了氮掺杂ZnO薄膜的研究背景及意义,介绍了有关ZnO薄膜的晶体结构、制备方法、缺陷、应用和产业化前景以及国内外相关的一些研究概括。第二章首先介绍了磁控溅射的发展和原理,叙述了薄膜的沉积过程,并综述了氮掺杂ZnO薄膜的表征技术。第三、四章主要介绍了以射频磁控溅射方法制备ZnO薄膜、氮掺杂ZnO薄膜及仪器操作的步骤,并对薄膜晶体结构、表面形貌、荧光光谱、电阻率进行了对比分析。利用XRD研究了薄膜的成分和晶体结构,利用SEM研究了薄膜的形貌;利用荧光分光光度计研究了薄膜的发光性能,采用电阻率测试仪对薄膜的电阻率进行了测试。结果表明对于氮掺杂ZnO薄膜当Ar:O2:N2为15:7:8时其薄膜完全呈现p型特征。

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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