不同n源制备aln共掺znlt1xgtmgltxgto薄膜及其性能研究

《不同n源制备aln共掺znlt1xgtmgltxgto薄膜及其性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、浙江大学硕士学位论文不同N源制备AI-N共掺Zn．aMg。O薄膜及其性能研究摘要ZnO是IIWI族宽禁带半导体材料，室温下禁带宽度约3．3eV，激子结合能高达60meV。目前，ZnO是光电材料领域的研究热点，其P型电导掺杂和能带工程更是研究的重点。近年来，Yamamoto提出的活性施主和受主共掺杂技术为获得稳定低阻的p-ZnO薄膜提供了新的途径。此外，通过改变ZnO中Mg的掺入量，让Mg取代zn原子，形成的Znl-xMgxO薄膜在保持六方纤锌矿结构不变的前提下能够调节带隙在3．34．0eV之间变化。但

2、是，由于Znl．xMgxO薄膜自身的电阻较大，加大了p型电导性能研究的难度。本文分别选择高纯NH3和高纯N20作为N的气体掺杂源，采用直流反应磁控溅射方法制备A1-N共掺znl．xMgxO薄膜。主要的研究工作如下：采用NH3作为N源，玻璃作为衬底，在不同衬底温度下制备AI-N共掺Zno．osMgo．050薄膜。发现当衬底温度为500℃时，制备的薄膜具有较好的结晶质量和稳定的P型导电性能，空穴浓度为1．23x1017cm‘3，迁移率为0．41cm2／Vs，电阻率为171f2cm。比较不同Mg含量的Al-

3、N共掺Znt．xMgxO薄膜的性能，发现Mg元素的掺杂有效的调制了ZnO薄膜的禁带宽度，并且AI-N共掺Zno．9Mgo．tO薄膜的P型导电性能优于共掺Zno．gsMgo．050薄膜。在n-Si(111)衬底上制各AI-N共掺Zno，Mgo．10薄膜，形成的P-Zn09MgolO／n—Si异质结的I-V特性测试结果表现出显著的整流特性。采用N20作为N源，玻璃作为衬底，固定衬底温度为500℃，在不同的N20分压比条件下制备A1-N共掺zIlo．95Mgo．050薄膜。发现当N20分压比为0．7时，制备

4、的AI-N共掺Zno．95Mgo．050薄膜具有最好的结晶质量，并且此时薄膜的导电类型显示为稳定的P型，空穴浓度和迁移率分别为6．04x1017∞11"3、0．619em2／Vs，电阻率为95．6f2em。相对于未掺杂的ZnO薄膜，Al-N共掺Zno．95Mgo．050薄膜的透射谱呈现明显的蓝移。在富氧气氛中对Al_N共掺Zno．9Mgo．10薄膜进行退火热处理，改善了薄膜的结晶质量，同时提高了共掺薄膜的P型导电性能，其空穴浓度以及迁移率分别由5．93×10蝤cm-3、O．133cm2／Vs提高至2．

5、84x10培cnlo、O．568cm2／Vs，并且加强了P型导电的稳定性。关键词：p-Znl。MgxO薄膜；AI-N共掺杂技术；直流反应磁控溅射方法；不同N源；电学性能浙江大学硬士学位论文不同N源制备AI．N共掺znl．朋岛10薄膜及其性能研究AbstractZnOisanII-VIcompoundsemiconductorwithawidedirectbandgapof3．3eVandalargeexcitonbindingenergyof60meVatroomtemperature．Inorder

6、torealizeZnO-basedshort-wavelengthoptoeleetro血iedevices,oneofthecriticalis文豫sistDobtainstablep-typedoping；theotheristhemodulationofbandgapofZaO．Recemly，codopingmethodprovidedbyYamamotoisanewapproachforhigh·qualityp-typeZnOthinfilms．AndbydopedwithMg．theb

7、andgapofZnO锄bemodulatedinawiderangefrom3,3“to4．0eV，andstillmaintainahexagonalwurtzitestructure．BecauseofhighresistivetyofZm《Mg如thinfilms，thefabricationofhigh·qualityp-typeZnl．xM戥0thinfilmswithlowresistivityismoledifficult．Inthispaper,AI—NeodopedP-Znl-xM

8、gxOthinfilmsweredepositedonglassandsinglecrystaln-Si(1l1)substratesbyDCreactivemagnetronsputtering,byusingNH3andN20asNsonrce,respectively,Ourworkis笛below：AdoptingNH3asNsonde，wepreparedAI—NcodopedZn0．95Mgo．osOthinfilmsatthediffere