Si基ZnO薄膜制备技术研究

论文摘要

ZnO薄膜作为一种新型宽带隙半导体材料,有其广泛应用。本文首先从理论上探讨了ZnO薄膜在微光器件中光电阴极上的潜在应用。并通过对少数载流子扩散方程的求解推导了ZnO光电阴极的量子效率。为了将ZnO光电阴极实用化,采用磁控溅射方法在Si衬底上制备了ZnO薄膜,深入研究了Si基ZnO薄膜的结构和光学等特性。为了提高Si基ZnO薄膜的质量,我们研究了引入A1203缓冲层,深入研究了不同厚度A1203缓冲层对ZnO薄膜结构和光学特性的影响,并给出了其规律。我们还探索性的开展了引入Ga203缓冲层技术,发现通过引入A1203缓冲层和Ga203缓冲层后,Si基ZnO薄膜的性质有了一定程度的提高,从而为制备Si基ZnO光电阴极和其它Si基ZnO光电子器件提供理论和技术支持。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 ZnO材料性质与国内外研究现状
• 1.1 概述
• 1.2 ZnO材料的基本性质
• 1.2.1 ZnO的晶体结构
• 1.2.2 ZnO的能带结构
• 1.2.3 ZnO的光学性质
• 1.2.4 ZnO的电学性质
• 1.2.5 ZnO的其它性质
• 1.3 ZnO基薄膜材料主要应用与研究现状
• 1.3.1 ZnO基发光管与激光器
• 1.3.2 ZnO基紫外探测器件
• 1.3.3 ZnO光电阴极在微光器件中应用
• 1.3.4 ZnO其它方面应用
• 1.4 本论文的选题依据和主要研究内容
• 第二章 基于ZnO薄膜的紫外光电阴极理论研究
• 2.1 光电阴极简介
• 2.2 负电子亲和势光电阴极
• 2.3 基于ZnO薄膜紫外光电阴极的理论研究
• 2.3.1 光电阴极的光电发射物理过程
• 2.3.2 ZnO光电阴极的理论研究
• 2.3.3 ZnO光电阴极量子效率的研究
• 第三章 磁控溅射制备Si基ZnO薄膜
• 3.1 实验所用设备和材料
• 3.1.1 实验所用设备
• 3.1.2 实验所用材料
• 3.2 不同溅射电压下ZnO薄膜特性研究
• 3.2.1 薄膜的结构特性
• 3.2.2 薄膜的发光特性
• 3.2.3 薄膜的厚度特性
• 3.2.4 薄膜的Zn/O原子比例
• 3.2.5 薄膜的电学特性
• 3.3 不同溅射气体比下ZnO薄膜特性研究
• 3.3.1 薄膜的结构特性
• 3.3.2 薄膜的发光特性
• 3.3.3 薄膜的厚度特性
• 3.3.4 薄膜的Zn/O原子比例
• 3.3.5 薄膜的电学特性
• 2O₃缓冲层制备ZnO薄膜'>第四章 Si衬底引入Al₂O₃缓冲层制备ZnO薄膜
• 2O₃薄膜的性质与制备'>4.1 Al₂O₃薄膜的性质与制备
• 2O₃薄膜的性质'>4.1.1 Al₂O₃薄膜的性质
• 2O₃薄膜缓冲层的制备'>4.1.2 Al₂O₃薄膜缓冲层的制备
• 2O₃缓冲层后ZnO薄膜性质'>4.2 引入Al₂O₃缓冲层后ZnO薄膜性质
• 4.2.1 薄膜的结构性质
• 4.2.2 薄膜的发光性质
• 2O₃缓冲层制备ZnO薄膜'>第五章 Si衬底引入Ga₂O₃缓冲层制备ZnO薄膜
• 5.1 引入Ga2O3缓冲层的优势
• 5.1.1 从晶格匹配角度
• 5.1.2 从制备光电阴极角度
• 2O₃薄膜的制备与性质'>5.2 Ga₂O₃薄膜的制备与性质
• 2O₃缓冲层的制备'>5.2.1 Ga₂O₃缓冲层的制备
• 2O₃缓冲层的性质'>5.2.2 Ga₂O₃缓冲层的性质
• 2O₃后ZnO薄膜性质'>5.3 引入Ga₂O₃后ZnO薄膜性质
• 5.3.1 薄膜的结构性质
• 5.3.2 薄膜的发光特性
• 第六章 总结
• 6.1 完成的主要工作和成果
• 6.2 未来工作展望
• 硕士期间参与的科研和发表的文章
• 致谢
• 参考文献