zno2fsi异质结特性分析

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1、绪论应用潜力。SiC、与Si、GaAs材料的主要性能比较详见表1．1。l：表l—1．1SiC与Si、GaAs主要性熊的比较Ⅲll性能3C．SiC4H．SiC6H—SiCSiGaAsII带隙／eV2．33．23．0¨

2、il。42l击穿电场／MV．cm叫2．122．22．50．30．4热导率／W．cm～．3．23．74．91．5O．54K．1(300K)，I．，峰值饱和速度／107cm．s_2．52·12

3、电子迂移率恐黻2。V～。s。l800100040014008500空穴迁移率／cm2．V～．s叫4

4、011510147l430f目前在国际上另一种用于半导体光电器件领域的新热点材料是氯化锌。ZnO是一种新型的王王一￥王族宽禁带半导体材料，具有优凳的晶格、光电、压电和介电特性，和III—V族氮化物及II—VI族硒化物比具有很多潜在的优点【’^5

5、。首先，它是一种直接带隙宽禁带半导体，室温下的禁带宽度为3．37eV，与G磷(3。4e￥)相近，而它的激子结合能(60meV)却比GaN一(2lmeV)高出许多，因此产生室温短波长发光的条件更加优越；而且Zn0薄膜可以在低于500℃温度下获彳导，不仅可以减少

6、材料在高温西制备时产生的杂质和缺陷，同时也大大简化了制备工艺：同时Zn0来源丰富，价格低廉，又具有很高靛热稳悫性和化学稳定性。由于具有这么多的优异性能，有报导指出ZnO在透明电极、显示材料、可变电阻、压电器件、光恕器件、气敏元件、压敏器件、太阳能电池翱激光器等许多领域得到了广泛应用【15】。Zn0在UV、蓝光LED和LDS器件等研究方面被认为是最有希望取代GaN的首选材料晒】。znO已经成为国内外半导体材料领域一个新的研究热点。因内外有很多科研团队都在进行Zn0的研究。虽然ZnO暂时不能完全取代Si

7、在电子产业中的基硪地位，褪是zn0啄其特殊的性质成为si电路的补充。n型掺杂的ZnO很容易制备，p型ZnO的缺乏严重制约了Zn0工艺的发展，Zn0薄膜特别是掺杂的p型薄膜的研究已成为囡际上的研究热点。最近已I经有人采用A1．N混合掺杂的方法研制出了p掺杂的Zn0材料【l+7】，所得材料的电阻率为100Q．cm，电予迁移率为O．3cm2V。s～。随着ZnO应用的F

8、益广泛，ZnO的纳米2绪论’材料的研究也很受到逐渐增多起来‘1+们，刘超等人采用溶胶．凝胶法在Si(100)、Si(1l1)和c面蓝宝石衬

9、底上成功外延生长了高质量的ZnO纳米薄膜【18】，研究这种纳米材料为以后研制更小尺寸的ZnO器件打下基础。，EunieS．P．Leong等人在2004年用溶胶凝胶法混合Si02和Zn0研制出光波导紫外激光器【191，Bender等人在2003年研制出室温下高灵敏度的臭氧气体探测器⋯01，SharIlla等人利用ZnO／LiNbO，混合物制备成了表面声学波(SAW)器件，进而得到了高灵敏度的紫外光电探测器⋯¨，这种方法对提高探测器灵敏度有一定的改进，据称很适合用于无线领域。EmanetogluNuri

10、W．等人也是采用这种办法制备出灵敏度较高的光电探测器【1·12】。随着znO研究的深入，研制各种性能优良的ZnO器件的技术会越来越成熟。1．2本论文的主要工作论文一共分为4章，各章内容简单介绍如下：第1章综述并简要介绍国内外研究动态。第2章介绍了ZnO材料的晶格结构和ZnO薄膜的制备方法并比较了各种方法的特点．然后概述了ZnO的掺杂理论以及制备p型ZnO的研究工作。最后讲述了zno薄膜的透明导电性、紫外受激发射、气敏性、压敏性等特性及相关应用。第3章介绍了宽禁带半导体材料SiC的性质、制备方法和工艺

11、及SiC器件的现状。第4章简单介绍了异质结和异质结构的基本概念、特性和应用；第5章介绍了不同衬底(基于Si和SiC)的Zn0异质结器件的制备，对器件I．V特性和光谱响应曲线进行了测量并做了理论上的分析，文章结尾对研究工作做了总结并对后续工作做了展望。绪论【1．1】[1．2】【1．3】[1．4】【1．5]【1．6】【I．7】【1．8]【1．9】[1．10】【1．11][1．12】参考文献邓志杰．SiC晶体生长和应用．半导体技术，1998，23(5)：13-14吕建国，江雷，叶志镇等．ZnO薄膜应刚的最

12、新研究进展．功能材料与器件学报．2002．9，8(3)：303—308JennyJR，MaltaDP'MullerSGeta1．JoumalofEIectronicMaterials2003，32：432任学民．SiC单晶生长技术及器件研究进展．、#导体情报，1998，35(4)：7Han—KiKim，Sang—HeonHan，Tae—YeonSeong．Low—resistanceTi／AuohmiccontactstOAl—dopedznolayer[J】Appl