PECVD法制备的ZnOSi薄膜的结构与性能

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1、摘要摘要ZnO薄膜是一种具有纤锌矿结构的直接宽带隙(Eg=3．37eV)半导体材料，在室温下激子束缚能高达60meV，比室温热离化能(26meV)大的多，理论上可以在室温下实现紫外光的受激发射，是一种非常理想的半导体材料。ZnO薄膜具有良好的压电性、热电性、气敏性、光电性等多种性能，且易于与多种半导体材料实现集成化，正是这些优异的特性，使其具有广泛的用途。本文采用自行设计的PECVD反应系统，以二乙基锌为锌源，氢气和二氧化碳混合气为氧源，首次采用在等离子体作用下，在单晶Si(111)衬底上制备出高度择优取向的的ZnO薄膜。采用x射线衍

2、射仪和原子力显微镜分析薄膜的结构和表面组织形貌，系统地研究了不同衬底温度和不同气流比对ZnO薄膜晶体质量的影响，并测试ZnO薄膜的光学性能。从实验结果来看，当衬底温度为450℃生长的ZnO薄膜的(002)面衍射峰半高宽为0．17。，薄膜呈现出高度择优，薄膜表面均匀平整。同时发现产生氧源的气流比对薄膜晶体的质量影响很大。采用场发射扫描电子显微镜观察薄膜样品的断面形貌和成分分布情况，观察到znO薄膜呈柱状择优生长．关键词：ZnO薄膜；PECVD；Si(111)ⅡAbstractZincOxide(ZnO)isa．directwideban

3、dgap(Eg=3．37ev)semiconductorwithWZcrystalstructure．Duetothelowgrowthtemperatureandhighexeitonbindingenergy(60meV)whichismuchlargerthanthermalenergy(26meV)atroomtemperature，itisanidealsemiconductormaterial．ZnOcanbeusedinmanyareasduetoitspiezoelectric,,thermoelectric,gass

4、ensing,optical-electricetcmultiplepropertiesanditcanbeintegratedwithsomesemiconductormaterialsreadily．Inthispaper,itisfirstlyreportedthathigllqualityZnOthinfilmsOnsi(m)substratehavebeenobtainedbyself-designedPECVDsystem，usingcarbondioxide

5、hydrogengasasoxygenSOUrCes．Ther

6、elationofsubstratetemperatureandratioofH2／C02havebeeninvestigatedindetails．CrystallographicpropertiesandsurfacemorphologyofthefilmsarecharacterizedbyX·raydiffraction(XRD)andatomicforcemicroscopy(删．Theresultsshowthat(002)preferredorientationofthinfilmsisobtainedandtheFWH

7、Mvalueof(002)ZnOthinfilmsisO．17。atsubstratetemperatureof450"0．ItindicatesthatZnOthinfilmsisperperidulartoSisubstrate．andthisresultisfatherlyconfirmedbysectionmorphologyusingfieldemissionscanningelectricmicros∞py．KeyWords：ZnOHlms；PECVD；Si(111)ill学位论文独创蚀声明学霞论文独创性声明本人声明所魑交

8、的学位论文是本人在导师指导下进杼的研究工作及取得的研究藏票。攥我掰籍，除了文审特裂攘浚檬浚和致瀣豹戆方终，谂文孛不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得盥墨太堂或熊他教育机构的学位或证粥而使用过的材料。与我～同工作的同惑对本研究所做的任何贡献均已在论文枣终了魏确豹说获芽表示谢懑。学位论文作鬻签名(手写)新。镶字日期：h^：7年72／月劾日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解直昌太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国窳有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅帮糖酒。本天授投整星盍堂鼙弦将学毽沦

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