Na掺杂p型ZnONax薄膜的制备与性能研究.pdf

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1、⑧论文作者签名：盔筐指导教师签名：论文评阅人1：评阅人2：评阅人3：评阅人4：评阅人5：答辩委员会主席：委员1：委员2：委员3：委员4．委员5：畛／确r塘●V—k／‘-答辩日期：三藿=：车兰：a￡∑鱼Author’ssignature：圣趟△垡至爿垄丝一‘■‘Supervisor’ssignature：Thesisreviewer1：Thesisreviewer2-Thesisreviewer3：Thesisreviewer4．Thesisreviewer5：Chair：Committeeman1：Commi

2、tteeman2：Committeeman3：Committeeman4：盈翌巨；丝型丛立丛丛坐Committeeman5：DateoforaIdefence：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’江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。学位论文作者签名：却良

3、签字瞧y，”口乡月口多日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解逝望盘鲎有权保留并向国家有关部门或机构送交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)导师签名：签字日期锄／，／年多月／D日摘要摘要作为直接宽禁带半导体，ZnO具有3．37eV的禁带宽度和60meV的激子束缚能，被认为是制备紫外光电器件和激光器的理想材料。为了实现ZnO在紫外光

4、电领域的应用，首先必须获得优良的n型和P型ZnO材料。因为本征缺陷补偿和缺乏理想受主等因素，高性能P型ZnO的制备难以实现，是限制其器件开发的最大障碍。理论计算和实验研究发现Na掺杂能够实现P型ZnO，但是对其有效掺杂含量、P型转变机制、发光效率等方面的具体研究较少。本课题采用激光脉冲沉积法在石英衬底上制备了较大含量范围的Na掺杂ZnO：Nax薄膜，并通过各种测试手段对晶体结构、导电性能和光学性能进行了具体的分析，其研究结果概述如下：(1)在一定Na含量掺杂范围内(<5％)，薄膜能保持良好的c轴取向生长；当含

5、量增加到10％时，(002)取向性被破坏，晶体质量恶化严重，同时表面形貌分析发现过高的掺杂含量甚至会造成孔洞。(2)霍尔测试表明：随着Na掺杂含量的增加，薄膜从本征n型向P型转变，在Na含量达到2％时实现相对稳定的P型ZnO，同时具有较好的电学性能。结合XPS化学状态分析，我们认为P型转变主要源于Na掺杂过程中形成受主Naz。。(3)不同掺杂含量下制备的ZnO：Nax薄膜具有较高的可见光透过率，我们认为其光学带宽的变化是由energy．gapshrinkage效应引起的。光致发光PL测试表明，相比未掺杂ZnO

6、，ZnO：Nao．02薄膜的带边发射强度未降低甚至增强，说明Na掺杂有望同时实现P型和高的发光效率。关键词：Na掺杂；P型ZnO；energy—gapshrinkage；光致发光；激光脉冲沉积AbstractWithbandgapof3．37eVandexcitonbindingenergyof60meV,ZnOhasattractedconsiderableattentionasapromisingmaterialforoptoelectronicdevices，especiallyforultraviol

7、etlight．emittingdiodes，laserdiodes．However,thereliabilityofapplicablep-typeZnOremainstobeagreatdifficulty,whichmainlyarisesfromstrongself-compensationofintrinsicdonordefects．deepacceptorlevelsandlowsolubilityofacceptordopants．Na．dopedp-typeZnOhasbeenreporte

8、dtheoreticallyandexperimently,butthesolubilityofNadopant，mechanismofp。typebehaviorandradiativeemissionefficiencywereinvestigatedless．InthiswokNa．dopedZnO：NaxfilmswithdifferentNacontentinawiderangeWerep