论文摘要
ZnO是Ⅱ-Ⅳ族宽禁带半导体材料，室温下禁带宽度约3.3 eV，激子结合能高达60meV。目前，ZnO是光电材料领域的研究热点，其p型电导掺杂和能带工程更是研究的重点。近年来，Yamamoto提出的活性施主和受主共掺杂技术为获得稳定低阻的p-ZnO薄膜提供了新的途径。此外，通过改变ZnO中Mg的掺入量，让Mg取代Zn原子，形成的Zn1-xMgxO薄膜在保持六方纤锌矿结构不变的前提下能够调节带隙在3.3～4.0 eV之间变化。但是，由于Zn1-xMgxO薄膜自身的电阻较大，加大了p型电导性能研究的难度。本文分别选择高纯NH3和高纯N2O作为N的气体掺杂源，采用直流反应磁控溅射方法制备Al-N共掺Zn1-xMgxO薄膜。主要的研究工作如下：采用NH3作为N源，玻璃作为衬底，在不同衬底温度下制备Al-N共掺Zn0.95Mg0.05O薄膜。发现当衬底温度为500℃时，制备的薄膜具有较好的结晶质量和稳定的p型导电性能，空穴浓度为1.23×1017cm-3，迁移率为0.41 cm2／Vs，电阻率为171Ωcm。比较不同Mg含量的Al-N共掺Zn1-xMgxO薄膜的性能，发现Mg元素的掺杂有效的调制了ZnO薄膜的禁带宽度，并且Al-N共掺Zn0.9Mg0.1O薄膜的p型导电性能优于共掺Zn0.95Mg0.05O薄膜。在n-Si（111）衬底上制备Al-N共掺Zn0.9Mg0.1O薄膜，形成的p-Zn0.9Mg0.1O／n-Si异质结的Ⅰ-Ⅴ特性测试结果表现出显著的整流特性。采用N2O作为N源，玻璃作为衬底，固定衬底温度为500℃，在不同的N2O分压比条件下制备Al-N共掺Zn0.95Mg0.05O薄膜。发现当N2O分压比为0.7时，制备的Al-N共掺Zn0.95Mg0.05O薄膜具有最好的结晶质量，并且此时薄膜的导电类型显示为稳定的p型，空穴浓度和迁移率分别为6.04×1017cm-3、0.619 cm2／Vs，电阻率为95.6Ωcm。相对于未掺杂的ZnO薄膜，Al-N共掺Zn0.95Mg0.05O薄膜的透射谱呈现明显的蓝移。在富氧气氛中对Al-N共掺Zn0.9Mg0.1O薄膜进行退火热处理，改善了薄膜的结晶质量，同时提高了共掺薄膜的p型导电性能，其空穴浓度以及迁移率分别由5.93×1015cm-3、0.133 cm2／Vs提高至2.84×1018cm-3、0.568 cm2／Vs，并且加强了p型导电的稳定性。
论文目录
摘要Abstract目录第一章 前言第二章 文献综述1-xMgxO的基本结构和性质'>2.1 Zn1-xMgxO的基本结构和性质2.1.1 ZnO的结构和性质2.1.2 MgO的结构和性质1-xMgxO的结构及基本性质'>2.1.3 Zn1-xMgxO的结构及基本性质1-xMgxO薄膜的光学性能'>2.1.4 Zn1-xMgxO薄膜的光学性能1-xMgxO三元合金的研究现状与应用'>2.2 Zn1-xMgxO三元合金的研究现状与应用1-xMgxO薄膜的研究现状'>2.2.1 Zn1-xMgxO薄膜的研究现状1-xMgxO三元合金应用及其理论介绍'>2.2.2 Zn1-xMgxO三元合金应用及其理论介绍1-xMgxO薄膜的p型掺杂研究'>2.3 Zn1-xMgxO薄膜的p型掺杂研究2.3.1 ZnO薄膜中的缺陷与掺杂1-xMgxO薄膜的p型掺杂研究进展'>2.3.2 Zn1-xMgxO薄膜的p型掺杂研究进展2.4 小结第三章 实验方法及测试手段3.1 直流反应磁控溅射方法3.2 实验过程3.2.1 靶材制备3.2.2 衬底及其清洗3.2.3 薄膜制备过程3.3 薄膜性能测试手段3作为N掺杂源制备Al-N共掺Zn1-xMgxO薄膜'>第四章 NH3作为N掺杂源制备Al-N共掺Zn1-xMgxO薄膜0.95Mg0.05O薄膜的影响'>4.1 衬底温度对Al-N共掺Zn0.95Mg0.05O薄膜的影响0.95Mg0.05O薄膜'>4.1.1 直流磁控溅射制备Al-N共掺Zn0.95Mg0.05O薄膜0.95Mg0.05O薄膜结晶质量的影响'>4.1.2 衬底温度对Al-N共掺Zn0.95Mg0.05O薄膜结晶质量的影响0.95Mg0.05O薄膜电学性能的影响'>4.1.3 衬底温度对Al-N共掺Zn0.95Mg0.05O薄膜电学性能的影响0.95Mg0.05O薄膜光学性能的影响'>4.1.4 衬底温度对Al-N共掺Zn0.95Mg0.05O薄膜光学性能的影响1-xMgxO薄膜的作用机理'>4.2 衬底温度对Al-N共掺Zn1-xMgxO薄膜的作用机理1-xMgxO薄膜的影响'>4.3 不同Mg含量对Al-N共掺p型Zn1-xMgxO薄膜的影响1-xMgxO薄膜结晶质量的影响'>4.3.1 Mg掺杂对p型Zn1-xMgxO薄膜结晶质量的影响1-xMgxO薄膜电学性能的影响'>4.3.2 Mg掺杂对p型Zn1-xMgxO薄膜电学性能的影响1-xMgxO薄膜光学性能的影响'>4.3.3 Mg掺杂对p型Zn1-xMgxO薄膜光学性能的影响0.9Mg0.1O薄膜'>4.4 在单晶硅衬底上制备Al-N共掺p型Zn0.9Mg0.1O薄膜4.5 小结2O作为N掺杂源制备Al-N共掺Zn1-xMgxO薄膜'>第五章 N2O作为N掺杂源制备Al-N共掺Zn1-xMgxO薄膜2O分压比条件下制备Al-N共掺Zn0.95Mg0.05O薄膜'>5.1 不同N2O分压比条件下制备Al-N共掺Zn0.95Mg0.05O薄膜2O分压比对Al-N共掺Zn0.95Mg0.05O薄膜结晶质量的影响'>5.1.1 不同N2O分压比对Al-N共掺Zn0.95Mg0.05O薄膜结晶质量的影响2O分压比对Al-N共掺Zn0.95Mg0.05O薄膜电学性能的影响'>5.1.2 不同N2O分压比对Al-N共掺Zn0.95Mg0.05O薄膜电学性能的影响0.95Mg0.05O薄膜制备中N2O分压比变化的作用机理'>5.1.3 Al-N共掺Zn0.95Mg0.05O薄膜制备中N2O分压比变化的作用机理0.95Mg0.05O薄膜光学性能的影响'>5.1.4 Mg掺杂对Al-N共掺Zn0.95Mg0.05O薄膜光学性能的影响0.95Mg0.05O薄膜的比较'>5.2 不同N源制备p型Al-N共掺Zn0.95Mg0.05O薄膜的比较1-xMgxO薄膜性能的影响'>5.3 退火对Al-N共掺Zn1-xMgxO薄膜性能的影响0.9Mg0.1O薄膜的制备及退火过程'>5.3.1 Al-N共掺Zn0.9Mg0.1O薄膜的制备及退火过程0.9Mg0.1O薄膜结晶质量的影响'>5.3.2 退火对Al-N共掺Zn0.9Mg0.1O薄膜结晶质量的影响0.9Mg0.1O薄膜电学性能的影响'>5.3.3 退火对Al-N共掺Zn0.9Mg0.1O薄膜电学性能的影响0.9Mg0.1O薄膜的XPS测试结果'>5.3.4 退火Al-N共掺Zn0.9Mg0.1O薄膜的XPS测试结果0.9Mg0.1O薄膜光学性能的影响'>5.3.5 退火对Al-N共掺Zn0.9Mg0.1O薄膜光学性能的影响5.4 小结第六章 总结参考文献附录Ⅰ.硕士生学习期间完成的论文附录Ⅱ.致谢
相关论文文献
标签：薄膜论文; 共掺杂技术论文; 直流反应磁控溅射方法论文; 不同源论文; 电学性能论文;
不同N源制备Al-N共掺Zn1-xMgxO薄膜及其性能研究
下载Doc文档