新ZnO材料电学性质.doc

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1、学号：XXXX学院XX学院本科毕业论文专业物理学年级2008级姓名论文题目ZnO材料的电学性质指导教师XXX职称讲师2012年5月1日目录摘要1关键词1ABSTRACT1KEYWORDS1引言11.ZNO薄膜材料的晶体结构22.ZNO材料的电子输运特性22.1模型描述32.2稳态输运特性53.掺杂ZNO材料的电学特性63.1掺杂Nb2O5对ZnO压敏材料电学性能的影响83.2掺杂MgO对ZnO压敏材料电学性能的影响83.3掺杂Al(NO3)3对ZnO压敏材料电学性能的影响94.ZNO材料的光电特性105.ZNO材料

2、的应用前景105.1在传感、图像记录、压电等领域的应用115.2制作微型激光器11参考文献12ZnO材料的电学性质学生姓名：李帅学号：20087041009华锐学院理工系物理学专业指导老师：冯金地职称：讲师摘要：本文从ZnO薄膜的晶体结构、电子运输特性、电学特性、光电特性等方面综述了ZnO材料的应用前景。重点介绍了用MonteCarlo模拟描述ZnO电子运输特性的方法以及掺杂Nb2O5、MgO、Al(NO3)3对ZnO材料电学性质的影响。关键词：ZnO；电子运输；电学特性；光电特性Abstract:Thispape

3、rsumsuptheapplicationprospectsofZnOmaterialsfromthecrystalstructure,electronictransportproperties,electricalproperties,photoelectricproperties.EspeciallyitfocusesonthewayoftakingMonteCarlotodescribetheelectricalpropertiesofZnOandtheinfluenceoftheelectricalprop

4、ertieswhenNb2O5,MgO,Al(NO3)3aremixed.KeyWords:ZnO;ElectronicTransport;ElectricalProperties;PhotoelectricProperties引言ZnO薄膜是一种具有压电、气敏、光电和透明导电等多种特性的功能材料，对ZnO的研究有望开发出光、电、热等多功能集成化的器件，因此ZnO的研究引起了人们的极大兴趣。用MonteCarlo模拟方法对一些典型半导体材料(如Si，GaAs和GaN等)进行分析[7]，对深入了解这些材料的特性很有帮

5、助。然而，很少有其他人用MonteCarlo方法研究ZnO材料输运特性的报道。目前，对ZnO材料中的电子输运特性的了解还仅限于用解析方法进行研究。由于ZnO材料能带结构的复杂性，解析方法只能获得材料在低场输运下的某些特性。目前，研究ZnO材料的性质涉及许多领域，其中包括透明导电膜（TCO）、表面声学波（SAW）器件、光激射激光器、气敏传感器、紫外光探测器、显示以及与GaN互作缓冲层等方面，在这里主要对ZnO材料的的电学特性和光电特性进行研究和分析。1.ZnO薄膜材料的晶体结构与Ⅲ-V族共价性化合物晶体相比，ZnO由

6、于其两种组成元素在电负性上的较大差别，更偏向于离子型晶体，通常情况下具有六角晶系纤锌矿结构[1]。ZnO为宽带隙半导体，禁带宽度约3.3eV，晶体结构为六方形纤锌矿[2]结构（图1）。优质的ZnO薄膜具有C轴择优取向生长的众多晶粒，每个晶粒都是生长良好的六方形纤锌矿结构。图1六方形纤锌矿ZnO晶体结构2.ZnO材料的电子输运特性ZnO薄膜是一种具有压电、气敏、光电和透明导电等多种特性的功能材料，对ZnO的研究有望开发出声、光、电、热等多功能集成化的器件，因此ZnO的研究引起了人们的极大兴趣。用MonteCarlo模

7、拟方法对一些典型半导体材料(如Si，GaAs和GaN等)进行分析[7]，对深入了解这些材料的特性很有帮助。然而，还未见其他人用MonteCarlo方法研究ZnO材料输运特性的报道。目前，对ZnO材料中的电子输运特性的了解还仅限于用解析方法进行研究。由于ZnO材料能带结构的复杂性，解析方法只能获得材料在低场输运下的某些特性。为了研究ZnO的电子输运特性，用MonteCarlo模拟程序，对ZnO材料进行了模拟研究，获得了ZnO材料的速度一电场特性、平均能量一电场特性以及瞬态输运特性等，并对这些结果进行分析和讨论。模拟中

8、所包含的散射机理有极性光学声子散射、电离杂质散射、声学声子散射、碰撞电离散射能谷间散射等。为了计算电离杂质散射，我们假定材料的施主杂质浓度为1016／cm3，且杂质全部电离电离杂质散射为弹性散射,能谷间散射为各向同。2.1模型描述采用全带MonteCarlo方法来模拟ZnO材料的输运特性。在全带模型中能量与波矢量的关系是通过能带理论计算得到的。这种方法能够比