ZnO薄膜的制备及其光电学性质的研究

论文摘要

ZnO有许多优良的光学和电学特性,如：可见光区的高透过率,低的电阻率,强烈吸收紫外光,优良的压电和气敏特性等等；它已经广泛应用在透明导电薄膜、表面声波器件和气体探测器等器件中。ZnO薄膜的光电学性质强烈依赖于其制备的工艺条件,如：基片温度、氧分压以及退火处理等。本论文利用磁控溅射和电子束蒸发方法制备ZnO薄膜,研究制备工艺条件对ZnO薄膜性能的影响。具体内容有：（1）利用射频磁控溅射在石英基片上沉积ZnO薄膜,研究氧分压对ZnO薄膜的结构和光电学性质的影响。结果发现,随氧分压的增加,薄膜的（002）衍射峰的强度降低,且出现了（101）面的衍射峰；薄膜的表面粗糙度和载流子浓度减小,迁移率增大,电阻率增大。所有样品在可见光区的平均透过率都大于83%,折射率随氧分压的增加而增大,而消光系数和光学带隙则减小。（2）采用电子束蒸发在n-Si（100）衬底上沉积银掺氧化锌（ZnO:Ag）薄膜,在低气压氧气氛中,研究退火温度对ZnO:Ag薄膜特性的影响。制备样品为多晶结构,且随退火温度的升高,结晶性能提高,晶粒尺寸从500℃的12.37nm增加到800℃的32.36nm。紫外发光峰随着退火温度的增加向短波方向移动。薄膜的载流子浓度随退火温度升高而单调增加,电阻率则降低；迁移率的变化则较为复杂,500℃退火的样品迁移率达到最大值58.80cm2/Vs,800℃样品的最低为3.16cm2/Vs。（3）射频磁控溅射在镀有Si02层的p-Si（111）基片上沉积ZnO薄膜构成异质结（n-ZnO/SiO2/p-Si）。Ⅰ-Ⅴ特性测量表明,制备异质结具有整流特性,且在光照下I-V曲线发生明显变化。Si02厚度为Onm的样品光电导性能最好,相对光灵敏度达1.531。随着Si02厚度的增加,界面处的阻碍势垒也不断增强,有效的阻挡了电子的遂穿效应及半导体中少子的相互扩散,从而有效抑制了反向漏电电流,提高了样品的整流性能。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 中文文摘
• 绪论
• 第一章 氧分压对射频磁控溅射制备氧化锌薄膜光电学性质的影响
• 第一节 引言
• 第二节 实验
• 第三节 结果与讨论
• 第四节 本章小结
• 第二章 低压高温退火对Ag掺杂ZnO薄膜性质的影响
• 第一节 引言
• 第二节 实验
• 第三节 结果与讨论
• 第四节 本章小结
• 2/p-Si异质结性质的研究'>第三章 n-ZnO/SiO₂/p-Si异质结性质的研究
• 第一节 引言
• 第二节 实验
• 第三节 结果与讨论
• 第四节 本章小结
• 第四章 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 个人简历