宽带隙半导体ZnO（及SiC）薄膜的制备及其物性研究

论文摘要

在半导体材料的发展中，一般将Si，Ge称为第一代电子材料，GaAs，InP，GaP，InAs，AlAs等称为第二代电子材料，而将宽带隙高温半导体ZnO，SiC，GaN，AlN以及金刚石等称为第三代半导体材料。随着科学技术的发展，对能在极端条件（如高温、高频、大功率、强辐射）下工作的电子器件的需求越来越迫切。常规半导体如Si，GaAs等已面临严峻挑战，故发展宽带隙半导体（Eg＞2.3 eV）材料已成为当务之急。 在本论文中，我们主要讨论了宽带隙半导体材料ZnO、SiC薄膜的制备及其物性研究。 对于ZnO薄膜，我们采用TFA-MOD（Trifluoroacetate Metalorganic Deposition）方法，制备出平整、致密且有取向的ZnO薄膜。对ZnO薄膜的制备，反应的热化学过程和ZnO薄膜（及ZnO纳米体系）的光学性质进行了深入的研究： ● ZnO薄膜的制备：我们采用TFA-MOD方法，经过大量试验摸索后，成功制备出平整致密的ZnO取向薄膜。将该法应用于ZnO薄膜的制备尚属首例，至今未见同样的报道。 ● 对前驱体的优化：在实验中我们发现，前驱体溶胶对最终得到的ZnO薄膜的表面形貌、结晶质量以及其他诸多性质都会产生至关重要的影响。因此我们把前驱体溶胶及其老化过程作为研究的重点，解决了困扰多时的前驱体气化问题，并指出三氟乙酸锌的水解是抑制气化的关键所在，而Zn4O（CF3COO）6是最有可能的水解产物，并给出其空间立体结构。进一步加入单乙醇胺（MEA）对溶胶进行优化，获得了更为优质的ZnO薄膜。 ● 对ZnO光致发光的研究：我们分别就ZnO薄膜和ZnO纳米棒两种体系的光致发光进行了对比研究。主要探讨的对象是紫外、蓝光、绿光的起源及性质。结果表明380 nm紫外发光峰为ZnO的近带边（NBE）发射；505 nm绿光的发光中心为单电离氧空位（Vo+）；520 nm绿光则可能是导带底到OZn缺陷能级的跃迁；580和625 nm的黄橙光不是很常见，它们的来源并不十分清楚，但可以肯定的是跟ZnO中的富氧型缺陷有关。薄膜样品在900℃热处理后出

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 宽带隙半导体材料综述
• 参考文献
• 第二章 ZnO材料综述
• 2.1 ZnO材料的结构和基本物性
• 2.2 ZnO材料的制备
• 2.2.1 体材料的制备
• 2.2.2 薄膜材料的制备
• 2.2.3 纳米材料的制备
• 2.3 ZnO材料在器件方面的应用
• 参考文献
• 第三章 TFA-MOD方法制备优质ZnO薄膜
• 3.1 薄膜制备
• 3.1.1 工艺方法
• 3.1.2 薄膜制备中的常见问题及处理
• 3.1.3 成膜机制
• 3.2 前驱体的表征及分析
• 3.3 小结
• 参考文献
• 第四章 反应的热物理化学过程及前驱体的分析
• 4.1 样品制备
• 4.2 样品表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 凝胶的热分析
• 4.3.2 MEA对溶胶的影响
• 4.3.3 ZnO薄膜生长条件的优化
• 4.4 小结
• 参考文献
• 第五章 ZnO的光致发光特性研究
• 5.1 TFA-MOD方法制得的ZnO薄膜的发光
• 5.1.1 样品制备
• 5.1.2 样品表征
• 5.1.3 实验结果与分析
• 5.1.4 发光峰归属讨论
• 5.2 ZnO纳米材料的光致发光
• 5.2.1 实验过程
• 5.2.2 样品表征
• 5.2.3 结果和讨论
• 5.3 小结
• 参考文献
• 第六章 SiC材料综述
• 6.1 SiC材料的结构特征
• 6.2 SiC材料制备
• 6.2.1 体单晶生长
• 6.2.2 薄膜生长
• 6.2.3 外延膜质量表征
• 6.2.4 纳米SiC生长
• 6.3 SiC器件研究
• 参考文献
• 第七章 PS/OCS/Si叠层反应法制备无空洞缺陷的SiC薄膜
• 7.1 样品制备
• 7.2 样品表征
• 7.3 结果与分析
• 7.3.1 真空热处理样品
• 7.3.2 Ar气中热处理样品
• 7.4 小结
• 参考文献
• 2纳米复合薄膜的制备与光致发光研究'>第八章 SiC/SiO₂纳米复合薄膜的制备与光致发光研究
• 8.1 样品制备
• 8.2 样品表征
• 8.3 结果与分析
• 8.3.1 红外分析
• 8.3.2 光致发光分析
• 8.4 小结
• 参考文献
• 致谢
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