ZnO薄膜及其发光器件的PLD法制备研究

论文摘要

ZnO是一种宽禁带半导体材料,为六方晶体（纤锌矿）结构,与GaN的晶格结构相同。室温下ZnO的禁带宽度为3.37eV左右,激子束缚能为60meV,是继GaN之后的又一理想的光电材料。激光脉冲沉积（PLD）法是近年来发展起来的先进的薄膜生长技术,它是在高真空背景下用高能激光烧蚀ZnO靶材生成蒸发物淀积在加热衬底上生长晶体薄膜的。本论文利用PLD技术在半绝缘（001）取向的GaAs单晶片上制备ZnO薄膜,在400℃退火条件下,通过As扩散成功制备了P型ZnO薄膜。继而按照p型ZnO薄膜的制备条件,成功制备了p-ZnO/n+-GaAs异质结发光器件。在室温下电致发光测试中,即可以测试到ZnO层缺陷深能级的蓝绿电致发光谱,同时也测试到GaAs层的红外电致发光谱。在此基础上,对ZnO同质p-n结发光器件的制备进行了初步研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 ZnO 的优越性
• 1.3 ZnO 薄膜的 P 型掺杂
• 1.4 脉冲激光沉积法
• 1.5 ZnO 薄膜的研究进展
• 1.6 论文的研究内容及结构
• 第2章 ZnO 薄膜的基本性质及其常用制备方法
• 2.1 ZnO 薄膜的基本性质
• 2.1.1 ZnO 的晶体结构
• 2.1.2 ZnO 的电学性能
• 2.1.3 ZnO 的光学性能
• 2.2 ZnO 薄膜的传统制备方法
• 2.2.1 磁控溅射法
• 2.2.2 分子束外延
• 2.2.3 超声喷雾热分解法
• 2.2.4 金属有机物化学气相沉积
• 2.2.5 溶胶—凝胶
• 2.3 脉冲激光沉积法
• 2.3.1 PLD 法的基本物理过程
• 2.3.2 PLD 技术的设备
• 2.3.3 PLD 技术的工艺
• 2.3.4 PLD 制备薄膜的理论模型
• 2.3.5 PLD 技术的优缺点
• 2.4 本章小结
• 第3章 ZnO 薄膜的制备及其表征
• 3.1 PLD 法制备 ZnO 薄膜
• 3.2 ZnO 薄膜的表征分析
• 3.2.1 ZnO 薄膜的表征手段
• 3.2.2 PLD 法制备的 ZnO 薄膜的结构特性
• 3.2.3 PLD 法制备的 ZnO 薄膜的电学特性
• 3.2.4 PLD 法制备的 ZnO 薄膜的光学特性
• 3.3 本章小结
• 第4章 PLD 法制备p-ZnO/n+-GaAs 异质结发光器件
• 4.1 器件的制备
• 4.2 电学特性分析
• 4.3 p-ZnO/n+-GaAs 异质结的电致发光
• 4.4 本章小结
• 第5章 p-n 同质结 ZnO 发光器件初步研究
• 第6章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文