pZnO薄膜和ZnO发光器件的制备与研究

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1、大连理工大学博士学位论文p-ZnO薄膜和ZnO发光器件的制备与研究姓名：孙景昌申请学位级别：博士专业：微电子学与固体电子学指导教师：杜国同20090501p-ZnO薄膜和ZnO发光器件的制备与研究P型ZnO：N薄膜，其空穴浓度达到1．29x1017／cm3。在此基础上制备出以蓝宝石为衬底的ZnO同质结LED，该器件表现出了优异的p-n结整流特性，其电致发光谱中出现了一个位于3．2eV附近的紫外发光峰和一个位于2．4eV附近的可见发光峰。值得注意的是，在大部分关于蓝宝石衬底上制备的ZnO同质结LED电致发光的报道中

2、，电致发光谱中可见光的发射往往占据绝对优势，然而在我们的结果中紫外光的发射强度几乎和可见光的发射强度相同。蓝宝石是目前工业中短波长发光器件的主要衬底，MOCVD又是规模制备发光器件的主要设备，所以利用MOCVD设备在蓝宝石衬底上制备ZnO同质结LED有着很强的市场潜力。利用强酸弱碱盐氯化铵(NH4C1)的水溶液成功地实现了ZnO薄膜的可控湿法刻蚀，并且研究了刻蚀对ZnO薄膜形貌和光学性质的影响。实验中利用不同浓度的NH4Cl的水溶液，对ZnO薄膜进行了湿法刻蚀。结果显示，刻蚀的深度与刻蚀的时间成线性关系，刻蚀的速

3、率与溶液的浓度也成线性关系，这就意味着可以通过控制刻蚀时间和溶液浓度来控制刻蚀深度和刻蚀速率，从而实现ZnO薄膜的可控刻蚀。湿法刻蚀技术简单易行、成本低廉。可控湿法刻蚀的实现为ZnO光电器件制备奠定了良好的工艺基础。关键词：ZnO薄膜；p-ZnO掺杂；MOCVD；ZnO同质结LED；电致发光大连理工大学博士学位论文Preparationandinvestigationofp—ZnOfilmandZnOlightemittingdeviceAbstractAsallII一Ⅵgroupsemiconductor,Zn

4、Ohasattractedgreatinterestforitswidebandgap(3．37eV)andrelativelylargeexcitonbindingenergy(60meV)atroomtemperature(RT)．Ithasbeenregardedasoneofthemostpromisingcandidatesforthenextgenerationofultraviolet(try)light-emittingdiode(LED)andlasingdiode(LD)operatingat

5、hi曲temperaturesandinharshenvironments．SincethefirstreportofrealizationoflasingemissionatRTbythescientistsat1996，ZnOhasbecomeafocusinthefieldofoptoelectronictechnology．However，therealizationofstableandreproduciblep·typeZnOhaslongbeenthebottleneckofZI囝-baseopto

6、electronicdevices．ManyresearchershavemanagedtodopeP．ZnOandfabricateZnObasedhomojunctionLED．whilethereportoneffecfiveZnOlightemittingdevicesisstilllimited．ItisnecessarytoimprovethequalitiesofZnOlightemittingdevicestoexploretheadvantagesofZnOmaterial．Inthisthes

7、is，manyresearchworksaleconductedtofabricaehi曲qualitynativeZnO，P-ZnOfilmandZnObasedshortwavelengthLED．Metal—organicChemicalVapordeposition(MOCVD)techniqueisusedtodeposimnativeandp-ZnOfilmondifferentsubstrates，suchasGaAs，Si，andsapphire．Furthermore，theproperties

8、ofZnOLEDareinvestigated．ZnOhomojunctionlight-emittingdiodewithn-ZnO／p—ZnO：As／GaAsstructureisproducedbyMOCVDonp-GaAssubstrate．P—typeZnO：AsfilmisobtainedoutofthermaldiffusionofarsenicfromGa