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《n-al共掺zno薄膜的p型传导特性》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第26卷第4期半导体学报Vol.26No.42005年4月CHINESEJOURNALOFSEMICONDUCTORSApr.,20053N2Al共掺ZnO薄膜的p型传导特性吕建国叶志镇诸葛飞曾昱嘉赵炳辉朱丽萍(浙江大学硅材料国家重点实验室,杭州310027)摘要:利用直流反应磁控溅射技术制得N2Al共掺的p型ZnO薄膜,N2O为生长气氛.利用X射线衍射(XRD),Hall实验,X射线光电子能谱(XPS)和光学透射谱对共掺ZnO薄膜的性能进行研究.结果表明,薄膜中Al的存在显著提高了N的掺杂量,N以N2Al键的形式存在.N
2、2Al共掺ZnO薄膜具有优良的p型传导特性.当Al含量为17-30115wt%时,共掺ZnO薄膜的电学性能取得最优值,载流子浓度为2152×10cm,电阻率为5713Ω·cm,Hall迁2移率为0143cm/(V·s).N2Al共掺p型ZnO薄膜具有高度c轴取向,在可见光区域透射率高达90%.关键词:N2Al共掺ZnO薄膜;p型传导;N2O生长气氛;直流反应磁控溅射PACC:6855;7865;8115C+中图分类号:TN304121文献标识码:A文章编号:025324177(2005)0420730205中,N2Al共掺
3、可能是一种更好的实现p型ZnO的[11]1引言途径.我们利用NH3为N源已经在N2Al共掺p[12]型ZnO薄膜的研究方面取得了较好的结果:载16-3ZnO是一种新型的Ⅱ2Ⅵ族宽禁带化合物半导流子浓度为117×10cm,电阻率为278Ω·cm,2体材料,禁带宽度为3137eV.相对于GaN,ZnSe等Hall迁移率为1132cm/(V·s).宽禁带半导体材料,ZnO具有更高的激子束缚能,本文报道了利用直流反应磁控溅射技术,在-1室温下为60meV,激子增益也可达到320cm,是N2O的生长气氛下制备出N2Al共掺的ZnO薄
4、膜,[1,2]一种理想的短波长发光器件材料,在LEDs,LDs具有优良的p型传导特性.相对于NH3气氛下生长等领域有着很大的应用潜力.掺Al,Ga,In形成的的N2Al共掺薄膜,本文报道的N2Al共掺p型ZnO[3～5]n2ZnO具有优异的性能,而ZnO的p型掺杂却薄膜具有更好的性能.十分困难,这主要是因为受主的固溶度较低,而且ZnO中的诸多本征施主缺陷会产生高度的自补偿2实验[6]效应.在可能的p型掺杂元素中,N是最好的受[6]主,在ZnO中能够产生浅受主能级.研究还表明:ZnO薄膜由直流反应磁控溅射技术制得.反应-3将
5、受主N和活性施主(如Al,Ga,In)共同掺入ZnO室真空度抽至10Pa后,通入高纯N2O(99199%)薄膜中可以提高N在ZnO中的溶解度,得到更浅作为生长气氛,压强约为5Pa.N2O既作为N源,又[7]的N受主能级.目前,在利用共掺技术实现p型作为O源.以掺有Al的Zn片为靶材,Al和Zn的ZnO的实验研究方面已取得了一些进展,如N2Ga纯度均为99199%,靶材中Al的含量分别为0,[8][9][10]共掺,N2Be共掺,N2In共掺等.相对于Ga,0105,0115,0135和1150wt%.Al含量为0时得到In
6、等掺杂剂,Al具有价格低廉、绿色环保等诸多优的为N掺杂ZnO薄膜,Al含量不为0时得到的为势.而且,最近的理论分析显示在各种共掺的方法N2Al共掺ZnO薄膜.以玻璃和(100)Si片为衬底,3国家自然科学基金资助项目(批准号:90201038)吕建国男,1978年出生,博士研究生,从事ZnO半导体材料与器件的研究.叶志镇男,1955年出生,教授,博士生导师,从事半导体材料与器件的研究.诸葛飞男,1975年出生,博士研究生,从事ZnO半导体材料与器件的研究.2004205222收到,2004210217定稿Z2005中国电子
7、学会第4期吕建国等:N2Al共掺ZnO薄膜的p型传导特性731衬底温度控制在500℃,ZnO薄膜在54W(180V×为1150wt%时,2θ值为34110°.ZnO粉末样品013A)的溅射功率下生长30min.(002)晶面的2θ值为34143°(ASTM,3621451).对ZnO薄膜的电学性能由HL5500PC霍尔测试于掺杂ZnO薄膜而言,(002)衍射峰峰位的偏移主仪测定,并利用光电子能谱仪(XPS,Omicron要是由杂质的掺入引起的,2θ值减小,意味着薄膜EAC20002125半球型能量分析器)对其成分进行分的晶
8、面间距增大,这也可以说明N,Al已经掺入了析(MgKα,125316eV),薄膜的结构特性由X射线ZnO中,从而引起了薄膜晶面间距的增大,且随着衍射仪(XRD,BedeD1系统)测量得到(CuKα,λ=Al含量的增加,掺入量不断增加.011542nm),利用CARY100分光光度计测试薄膜3.2电学特性
