ZnO薄膜的光電性質(zhì)研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、ZnO作為第三代的寬禁帶半導(dǎo)體材料,因其在室溫下約3.37eV的禁帶寬度和高達(dá)60meV的激子結(jié)合能受到了廣泛關(guān)注,被認(rèn)為是有望取代GaN的新一代短波長光電子材料。從1996年首次報導(dǎo)ZnO薄膜的室溫紫外發(fā)射距今已有十年,但ZnO基激光二極管、發(fā)光二極管等短波長光電器件仍未達(dá)到實(shí)用化的水平,其中一個重要原因是高質(zhì)量的p型ZnO薄膜的穩(wěn)定、可重復(fù)制備工藝尚未實(shí)現(xiàn),此外ZnO薄膜的發(fā)光效率也有待進(jìn)一步提高。 ZnO薄膜的異質(zhì)外延也是

2、非常重要的課題。采用異質(zhì)外延并選取合適的基片能在很大程度上節(jié)約成本,是ZnO薄膜器件產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)。Si就是這樣一種價格低廉且易于光電集成的基片,但由于Si和ZnO失配嚴(yán)重,在Si上外延高結(jié)晶質(zhì)量的ZnO薄膜是一個仍待解決的問題。 ZnO薄膜具有光電轉(zhuǎn)換特性,有望成為太陽能電池材料;此外結(jié)合其寬禁帶特征,也可作為紫外探測器件材料,在軍事、民用方面有著廣闊前景。 圍繞上述背景,本論文以濺射工藝制備的ZnO薄膜為研究對象,從以

3、下三個方面開展了工作: 首先,研究了ZnO的Ag摻雜,并觀察到過量Ag摻雜導(dǎo)致形成的ZnO-Ag2O薄膜納米復(fù)合結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)表明摻銀的ZnO薄膜有轉(zhuǎn)化為p型的趨勢,并對ZnO本身的紫外發(fā)光有極大的增強(qiáng),是一種極有潛力的摻雜方案。 其次,系統(tǒng)研究了利用濺射工藝在Si基片上外延ZnO薄膜過程中各參數(shù)的優(yōu)化,分析了ZnO薄膜中的深能級缺陷,利用SiC、Al2O3等過渡層在Si基片上進(jìn)行了外延高質(zhì)量ZnO薄膜的嘗試。結(jié)果表明兩種過

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