非极性zno基薄膜制备及na掺杂和znmgozno多量子阱研究

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2、3逝江太堂挝挝丕Author’Ssignature一‘●‘Supervisor7SslgnaturExternalReViewers：至垃i圣鱼丝进塑煦鱼墨墨Q迪h自i垫g羔也i∑曼堡i鲤．GuodongYuankFellow＼ChineseAcademyofScience——Xi坠gi目盟g№g玉E星!!Q巡曼壁-j垒g!丑堕iY星!曼i鲤ChongxinShan＼Fellow＼ChineseAcademyofScience』坠坠YQ坠gK塑g迪盟鱼墨墨Q赵i垒磐垫堕垒iy曼堡i垃Examini

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4、曼Q!墨圣b自i垒塾g堕坠iY星!墨韭YDateoforaldefence：浙江大学研究生学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝姿盘堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文版权使用授权书／月穸日，本学位论文作者完全了解逝鎏盘堂有权保留并向国家有关部门或机构送交

5、本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权逝姿盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：签字日期：却牛年∥月夕日导师签名：签字日期易彳尹年多月歹日摘要氧化锌(ZnO)是II．Ⅵ族宽禁带的直接带隙化合物半导体材料，禁带宽度为3．37eV，激子束缚能60meV，是制备发光二极管和半导体激光器的一种有潜力的材料。由于ZnO通常沿着C轴方向生长，具有很强的自发极化和

6、压电极化效应，在这个方向制备的量子阱有很强的内建电场，导致制备出的光电器件发光效率较低，发光峰红移。通过沿着垂直与c轴方向也就是非极性方向生长薄膜可以消除内建电场的影响。因此，我们开展非极性薄膜的生长、合金化和多量子阱研究，并采用认族元素Na作为P型掺杂剂，开展了Na掺杂的非极性ZnO研究，为实现ZnO基光电器件应用探索出一条新的道路。本论文的研究工作主要包括以下内容：1．利用脉冲激光沉积技术在m面蓝宝石衬底上外延m面ZnO薄膜，系统的研究了生长温度、沉积压强对薄膜的影响。结果表明得到的ZnO薄膜

7、都是沿着非极性m面方向生长的，不含有极性和半极性成分，在较高的温度和较低的压强下制备的薄膜晶体质量比较好。在r面蓝宝石上外延出a面ZnO薄膜，薄膜的摇摆曲线半高宽仅有0．470，表面粗糙度1．7nm，比m面ZnO薄膜有更好的晶体质量。2．采用PLD方法在r面蓝宝石上制备了Na掺杂的非极性a面ZnO薄膜，实现了非极性a面ZnO薄膜的P型转变。研究了Na含量、生长温度和沉积压强对电学性能的影响。得到的P型薄膜最佳的电学性能为：电阻率102Qcm，空穴迁移率1．41cm2／VS，载流子浓度5．19x10

8、16cm。3。制备出a面取向的ZnO同质P-n结，I—V特性曲线有一定的整流效应，验证了薄膜的P型导电行为。3．制备出较好晶体质量的非极性ZnMgO和非极性ZnCdO薄膜，实现了非极性ZnO薄膜的带隙调节。研究了生长温度和压强对非极性ZnMgO薄膜的晶体质量和性能的影响。在5500C，1Pa下制备的非极性ZnMgO薄膜具有最好的晶体质量，摇摆曲线半高宽为O．530，AFM测试得到的表面粗糙度仅为1．54nm。Hall测试得到薄膜的电阻率为1．51Qcm，载流子迁移率7．74cm2／