ZnOCu薄膜生长和氢处理以及相关发光器件研究.pdf

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1、１．．乂连键是大葦ＤＡＬＩＡＮＵＮＶＯＧＹＩＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬ樓±享恆巧又ＤＯＣＴＯＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ—顯ＺｎＯ：Ｃｕ薄膜生长和氨处理於及相关发光器件研究微＾＾＾５目学给剧去、／１１蔡亲６作者姓名＿＿＿杜国同教…指导獅―＿＿—＿答辩日期博±学位论文ＺｉｉＯ；Ｃｉｉ薄膜生长和氨处理Ｐ义及相关发光器件研究ｓｄ－ｔｕｙｏｆｔｈｅｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｈｙｄｒｏｅｎｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆＣｕｄｏｐｅｄｇＺｎＯ

2、化ｉｎｆｉｌｍｓａｎｄ化ｅｒｅｌａｔｅｄＬＥＤ作者姓名；蔡新学号；１１１０２０３７；指导教师：杜国同学科、专业：微电子学与固体电子学答辩日期：夫遠巧义乂＃ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大连理工大学学位论文独创性声明，作者郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下进行研巧工作所取得的成果。尽我所知，除文中己经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或己经发表的研究成果一集体，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过

3、的成果。与我同工作的同志对本研究所做的贡献均己在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。０：心讀碟处和ｆｃ身＾＇化舶《《也器竹巧复学位论文题目：易：么〇１：日期＾年月之＾曰作者签名承軒７大连理工大学学位论文版权使用授校书本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于大连理工大学，允ｉｆ论文被查阅和借阅。学校有权保留论文并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，可＆将本学位论文的全部或部分内容编入有关数＇据库进行检索，可

4、采用影印、缩印、或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。、Ｐ玄０已长本乎Ｉ／／辦也器种絲突学位论文题目：碎喉氣＾＇。＾吃！：Ｐ日期；年ｎＩ日作者签名《ｆ口々ｒ导师签名；＞／ｉ年／／：日期月曰节／口：：／姑月／〇日答辩委员会主席為日期子大连理工大学博±学位论文巧要一－Ｖ温下禁带宽度为ＺｎＯ作为种拥有优見性能的ＩＩＩ族宽带隙半导体材料，室３．３７ｅＶ，激子束缚能髙达６０ｍｅＶ，是制备半导体紫外光电器件的理想材料，而且在很多方面都有着诱人的应用前景。然而由于可靠的、可重复的７型ＺｎＯ的缺

5、失，使得ＺｎＯ；基同质结光电应用之路还在艰难的进行之中。从理论分析来看，Ｃｕ渗杂的ＺｎＯ很有希望具有Ｐ型导电化但是用ＭＯＣＶＤ系统外延沉积的ＺｎＯ：Ｃｕ样品表现出高电阻率的电学特性。这样的样品中背景载流子浓度很低，对于研究Ｈ杂质对ＺｎＯ性质的影响非常有利。本文围绕着髙质量铜的捏渗杂ＺｎＯ薄膜的制备，用高压氨气处理ＺｎＯ：Ｃｕ样品并－－：Ｃｕ作为有源层，制备了ｎＺｎＯ７ＺｎＯ：ＣｕａＮ异质结探巧Ｈ在其中的作用。ＷＺｎＯ／如Ｇ构，并研究了相关光电特性。ＯＣＶＤ一首先，用Ｍ方法在不同生长条件下生长了系列不同

6、Ｃｕ惨杂量的ＺｎＯ薄膜，并借助各种测试手段做了薄膜材料物性表征。低温光致发光的测试结果发现Ｃｕ进入一ＺｎＯ薄膜之后，，引入很多的发光能级不仅仅是单的受主能级，同时还在禁带中引入渗杂杂质束缚局域化的能级Ｗ及因为自补偿效应所产生的施主能级。在低温光致发光谱图中，施主受主对（ＤＡＰ）对应的发光峰的出现，证实渗杂进入ＺｎＯ中的铜离子为浅受主４能级，并推断铜在ＺｎＯ中的状态为Ｃｕ离子。通过双电子卫星峰（ＴＥ巧的能量位置，可Ｗ得到束缚激子局域化能量，然后计算出相应的束缚激子束缚能分别是５８ｍｅＶ，５５ｍｅＶ，５７ｍ

7、ｅＶ。其次，使用高压氨气处理ＺｎＯ：Ｃｕ系列样品，从而使得样品中Ｈ作用被放大，研巧了相关的特性。由于ＺｎＯ汇Ｕ是高阻率，这样就实现了利用Ｃｕ来降低背景载流子浓度进而减少背景载流子的干扰。Ｈａｌｌ效应结果发现，氨处理之后的样品从高阻状态转变成ｎ型导电性。红外透射谱和低温ＰＬ谱测试结果表明，进入样品中的Ｈ与类受主缺陷发生纯化作用，使得整个样品的《型导电性增强。退火实验数据说明氮处理后ＺｎＯ：Ｃｕ样品中Ｈ相关的施主的热稳定性很高，残余氨的存在导致样品退火后未能恢复高阻状态。最后，通过ＧａＮ材料系和ＺｎＯ材料系

8、两种ＭＯＣＶＤ生长系统，在蓝宝石衬底上制－－ＺｎＯ￣－ＺｎＯ－－－备ｎ／／？ＧａＮ和《／／ＺｎＯ：Ｃｕ／７ＧａＮ质结构的发光二极管。相比于ｎＺｎＯ／ＧａＮ／异ｐ一－器件的主要发光区来源于？ＧａＮ，在ＺｎＯ；：Ｃｕ薄膜作为有源层的片ｎ