MgZnO日盲紫外探测器的制备和性能研究

论文摘要

MgZnO合金薄膜材料可以调制带隙范围很宽（3.37eV-7.8eV）,涵盖了整个日盲紫外波段。这使得MgZnO可用于高灵敏度的日盲型紫外探测器。与GaN基材料相比,MgZnO具有自己的独特的优点,其生长温度低,有匹配的衬底（ZnO或MgO）等,这使得其缺陷密度远远小于GaN基材料,给器件性能提供了提升的空间。在本文中,采用金属有机气相沉积的方法（MOCVD）制备了单一立方相结构的、高Mg组分（Mg组分在0.5以上）的MgZnO合金薄膜。在此基础上,制备了MSM型MgZnO基日盲紫外探测器,实现了日盲紫外探测。具体研究内容如下：1.采用金属有机气相沉积（MOCVD）方法,并通过改善生长条件,生长出了具有较高晶体质量的高Mg组分MgZnO合金薄膜材料。2.在氧气氛围下,对利用MOCVD方法制备Mg0.57Zno.43O样品进行一系列后期退火处理,退火温度分别为550℃,650℃,750℃,850。C,发现退火后的合金薄膜晶体质量有了大幅度的改善。3.制备了MSM型MgZnO基日盲紫外探测器,该探测器的基底为Mg组分为0.54的MgZnO合金薄膜材料,并对器件进行了光响应和I-V特性等表征。结果表明,在外加15V的偏压下,器件的光响应探测截止边在277nm,符合我们需要的日盲紫外探测,而且器件在5V偏压下,器件暗电流值为3pA。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 半导体紫外光电探测器
• 1.2.1 半导体光电探测器的几个重要参数
• 1.2.2 理想日盲半导体紫外光电探测器的特点
• 1.3 MGZNO基紫外探测器的优势以及其发展现状
• 1.3.1 MgZnO基探测器的优势
• 1.3.2 MgZnO紫外探测器的研究现状
• 1.4 MGZNO合金薄膜材料及日盲紫外探测器存在的问题
• 1.5 本论文的选题依据以及研究内容
• 第二章 MGZNO合金薄膜材料及其探测器件的制备与表征
• 2.1 MGZNO合金薄膜材料的制备技术
• 2.1.1 金属有机气相沉积（MOCVD）技术
• 2.1.2 退火装置
• 2.2 日盲紫外探测器件的制备工艺
• 2.2.1 金属电极蒸镀
• 2.2.2 光刻、腐蚀工艺
• 2.3 MGZNO合金薄膜薄膜性质表征手段
• 2.3.1 透射和吸收光谱
• 2.3.2 X射线衍射普
• 2.3.3 扫描电子显微镜
• 2.3.5 能量色散谱仪
• 2.3.6 霍尔效应测量系统
• 2.4 紫外探测器件性能测试手段
• 2.4.1 光谱响应测试
• 2.4.2 瞬态响应测量
• 2.5 本章小结
• 第三章 立方相MGZNO薄膜材料制备与表征
• 3.1 ZNO的制备与结构以及光学性质的表征
• 3.1.1 ZnO的一些基本性质
• 3.1.2 ZnO的制备
• 3.1.3 ZnO结构和光学性质的表征
• 3.2 MGZNO的制备与结构以及光学性质的表征
• 3.2.1 MgZnO材料的特性
• 3.2.2 Mg组分为0.14的六方相MgZnO的制备与性能研究
• 3.2.3 Mg组分为0.57的立方相MgZnO的制备与结构、光学性质研究
• 3.3 本章小结
• 第四章 高MG组分立方相MGZNO薄膜的退火研究
• 4.1 热退火对MG组分为0.57的立方相MGZNO薄膜的晶体质量与相稳定性的影响
• 4.2 热退火对MG组分为0.57的立方相MGZNO薄膜的表面形貌和光学性质影响
• 4.3 本章小结
• 第五章 MSM型日盲紫外探测器的制备与特性研究
• 5.1 半导体光电探测器的分类和特点
• xZN_1-xO MSM型结构紫外探测器的制备与性质研究'>5.2 MG_xZN_1-xO MSM型结构紫外探测器的制备与性质研究
• 5.2.1 MSM型结构探测器的原理与特性
• 5.2.2 MSM型结构日盲紫外探测器制备
• 0.54Zn_0.46O基紫外探测器的性能表征'>5.2.3 MSM型Mg_0.54Zn_0.46O基紫外探测器的性能表征
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 硕士期间学术成果和参与项目