mocvd法生长zno及zno：n薄膜性能的研究

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1、浙江大学硕士学位论文MOCVD法生长ZnO及ZnO：N薄膜的性能研究姓名：江柳申请学位级别：硕士专业：材料物理与化学指导教师：叶志镇20060301港汪大学鹾量学像论文MOCVD法生长ZnO袋ZnO：N簿黩豹性能磷究摘要ZnO是一糖其鸯纾镑矿瓣{搴结构匏纛接宽带羧半撼抟誊孝料。ZnO湾貘室涅光浆漓絮岁卜激射的实现和自形成谐振腔的发现，使ZnO薄膜藏为继GaN之后半导体光电领域的又一研究热点。与GaN相比，ZnO薄膜具有生长湓度低，激子复合裁褰(ZnO：60meV,GaN：2t～25meV)，骞W蔻实瑗豢瀣下懿紫努受激发袋，有塑制套出性8％较好妁紫乡}攘测嚣，发光二

2、梭警和激光二极管等光电器传。获得高质量的ZnO薄膜材料是研究开发ZnO基器件的基本前提祭件。翳外，ZnO薄袋P受掺杂豹实现楚ZnO蘩党彀器件懿关键技术，获以翅镩实瑷鸯教P登掺杂已经成为近来ZnO磷究课题中的关键性闽题。本论文在系统总结了国内外ZnO基材料制备和器件工艺的研究历史、现状以及存_j奎=露鏊瓣蘩磷上，利用蠢行设诗莠蹙甄麓工静MOCVD设器，对蓬宝石衬藤上ZnO的外题生长以及玻璃褥瘫土鹪P裂掺杂逡雩亍了磷究。邋过多穆测试手段和理论分析，取得了一魑阶段性成果：1．羯本实验室鑫行设计潞MOCVD设备，在fll劲)蓝震石衬瘾上舞延生长了ZnO薄簇，蕻摇摸瑟线静半

3、舞宽仅为0．15。，翕粒为明摄静六角缩稳，并逶遥XRDm扫描图证明了ZnO薄膜和蓝宝石衬底的外延关系。2．生长了黛有低淀ZnO缓、冲层的ZnO薄膜，摇援曲线的半商宽为O。15。，丽阍条件下无缓冲藤的样品豹半商宽为0．4。：嗣时，藏霄低溢ZnO缓冲朦静薄膜龋粒明显增大，说明低温ZnO缓；中层的存在照著提高了ZnO外延薄膜黝质量。3．以N20作为N源，采用射频源成功遗实现了ZnOP型掺杂。生长的ZnO薄膜其有良好的c辅撵优取向，在可见光范围内(380--760nm)透射率约为95％。4．分析了N20作为N源时，衬底滠艘对ZnO薄膜电学性能期袭霭彤貌的影响。生长时间为3

4、0min，衬底瀛度为5506C时，薄艨电阻宰为116．Qcm，迁移率为0．26cm2Ⅳs，空穴浓魔为2．07×10”cm"3。但500℃时的薄膜晶粒较大。5．生长蹦’闼对掺氮ZnO导瞧蛙能造成了～定程度瓣影蹶，生长60min薄骥的电阻率比30min生长的薄膜低l～2个数量级。当生长时间为60rain，树底温度为450。C时，薄膜电阻率为7,67ncm，迁移率为O．21lcm2／Vs，空穴浓度为浙江大学硕士学位论文MOCVD法生长ZnO及ZnO：N薄膜的性能研究3．85×10j8cm‘。。6．NO作为N源，采用射频源成功地实现了ZnOP型掺杂。分析了Zn源、N源流量

5、对ZnO薄膜P型导电性能也有影响：Zn源流量和NO流量分别10seem，6．5sccm时，薄膜电阻率为203Qcm，迁移率为0．0191cm2，vs，空穴浓度为1．61×1018cm一；增大NO流量至8sccm，样品导电类型转变成了n型。浙江大学硕士学位论义MOCVD法生长ZnO及ZnO：N薄膜的性能研究ABSTRACTZnOisawidedirect—gapsemiconductorwimahexagonalcrystalstructureofwurtzite．Witllopticallypumpedultraviolet(UV)emittingreported

6、，ZnOattractsasmuchasGaNinthefieldsofoptoelectronicresearch．ComparedwithGaN，ZnOwithamuchhigherexcitonbindingenergycanbesynthesizedatmuchlowertemperature，whichpromisesstrongphotoluminescencefromboundemissionatroomtemperature．ZnOhasgainedmoreandmoreattentioninoptoelectronicdevicessuchasU

7、Vdetector,LEDsandLDs．ThefabricationofZnOfilmswithhighqnalityisthebasicsubjectintheresearchofZnO—baseddevices．Furthermore，effectivep-typedopingisthekeysteptorealizetheapplicationofZnO-basedoptoelectronicdevices，inwhichgreatresearchesarebeingmade．Inthisthesis，basedonacomprehensivereview

8、ofthe