ZnO薄膜的MOCVD制备及ZnO/Si发光器件研究

2020-12-07阅读(216)

论文摘要

鉴于当前所制备ZnO材料的质量还达不到器件级水平,尤其是p型掺杂问题没有得到很好地解决,以及制作得到的ZnO基发光器件效率过低等问题,本论文围绕MOCVD技术制备ZnO薄膜及其薄膜的相关特性展开深入研究,目的是得到高质量的ZnO外延薄膜及其发光器件。实验结果表明:利用正交试验设计法辅助优化MOCVD制备ZnO薄膜的生长条件,不仅可以减少实验次数,降低实验成本,还能够较快速的得到薄膜的最佳生长条件。研究还发现,合适温度生长的ZnO缓冲层可以有效地改善薄膜的结晶和发光质量。在ZnO薄膜的沉积过程中引入光辅助可以有效的改善薄膜的表面形貌、结晶质量和发光质量。适当强度的光辐照条件下还可以制得高阻和弱p型ZnO薄膜。利用NH3作为氮（N）掺杂源进行ZnO薄膜制备的过程中,首次发现适当强度的卤钨灯光辅助不仅可以改善薄膜的结晶质量,还有助于提高掺入到薄膜中的N相关受主的活性,实现了p型ZnO薄膜的制备。首次从实验角度分析得到通过热扩散法制备的磷（P）掺杂ZnO薄膜中,PZn-2VZn复合体缺陷是最主要的浅受主,其对ZnO薄膜的p型导电具有重要作用。首次在室温、电注入条件下测得了n-ZnO/p+-Si异质结从近紫外、可见光到近红外光波段的电致发光光谱,简要分析了其发光机制。

论文目录

内容提要

第1章绪论

1.1 ZnO材料的基本性质简介

1.2 ZnO材料的应用

1.3 ZnO的本征缺陷、掺杂及研究进展

1.3.1 ZnO的本征缺陷

1.3.2 ZnO中的非故意掺杂

1.3.3 ZnO的n型掺杂

1.3.4 ZnO的p型掺杂

1.4 ZnO基p-n结二极管及其电致发光的研究进展

1.4.1 ZnO基p-n异质结

1.4.2 ZnO基p-n同质结

1.5 本论文的主要研究内容

第2章 ZnO薄膜的生长设备及样品的表征技术

2.1 金属有机化学气相沉积（MOCVD）技术简介

2.1.1 MOCVD技术

2.1.2 MOCVD法制备薄膜的生长步骤

2.1.3 MOCVD法制备薄膜的生长机制

2.2 MOCVD法生长ZnO薄膜

2.2.1 MOCVD法生长ZnO薄膜的源材料选择

2为源制备ZnO薄膜的生长机理'>2.2.2 DEZn和O₂为源制备ZnO薄膜的生长机理

2.2.3 ZnO薄膜生长专用MOCVD系统

2.3 ZnO薄膜的表征技术

2.3.1 晶体质量表征

2.3.2 形貌表征

2.3.3 电学特性表征

2.3.4 光学特性表征

2.3.5 元素组分表征

第3章 ZnO薄膜的生长、优化及特性研究

3.1 MOCVD法制备ZnO薄膜

3.1.1 衬底的选择与清洗

3.1.2 薄膜的制备过程

3.2 薄膜的生长过程与生长模式

3.2.1 薄膜的生长过程

3.2.2 薄膜的生长模式

3.3 生长条件对ZnO薄膜质量的影响

3.3.1 正交试验设计法简要介绍

3.3.2 正交试验设计法辅助优化MOCVD制备ZnO薄膜的生长条件

3.4 缓冲层生长温度对ZnO薄膜质量的影响

3.5 本章小结

第4章光辅助MOCVD法制备ZnO薄膜

4.1 光辅助技术的优点

4.2 光辅助MOCVD法制备ZnO薄膜的研究进展

4.3 光辅助对ZnO薄膜质量的影响

4.4 本章小结

第5章 ZnO薄膜的p型掺杂及其特性研究

5.1 研究背景

5.2 ZnO薄膜的氮掺杂特性研究

3掺杂制备ZnO薄膜的研究进展'>5.2.1 NH₃掺杂制备ZnO薄膜的研究进展

3流量对ZnO薄膜性质的影响'>5.2.2 NH₃流量对ZnO薄膜性质的影响

3掺杂ZnO薄膜性质的影响'>5.2.3 光辅助对NH₃掺杂ZnO薄膜性质的影响

5.3 ZnO薄膜的磷掺杂特性研究

5.3.1 用热扩散方法在InP衬底上制备ZnO:P薄膜的可行性分析

5.3.2 热扩散法制备ZnO:P薄膜及其特性研究

5.4 本章小结

第6章 n-ZnO/p-Si异质结器件特性研究

6.1 n-ZnO/p-Si异质结器件的制备及薄膜特性分析

6.1.1 n-ZnO/p-Si异质结器件的制备

6.1.2 ZnO薄膜的特性研究

6.2 n-ZnO/p-Si异质结器件的特性分析

6.2.1 n-ZnO/p-Si异质结电学特性研究

6.2.2 n-ZnO/p-Si异质结能带

6.3 n-ZnO/p-Si异质结器件的电致发光

6.3.1 n-ZnO/p-Si异质结的可见电致发光

6.3.2 n-ZnO/p-Si异质结的红外电致发光

6.4 本章小结

结论

本论文的创新点

参考文献

攻读博士学位期间发表的学术论文

致谢

中文摘要

Abstract

相关论文文献

[1].MOCVD反应室模拟仿真研究[J]. 电子工业专用设备 2019(06)
[2].MOCVD设备与现代MOCVD技术研究[J]. 山东工业技术 2018(22)
[3].MOCVD系统反应室流场的模拟优化设计[J]. 工业加热 2018(05)
[4].Structure and photoluminescence properties of InN films grown on porous silicon by MOCVD[J]. Optoelectronics Letters 2017(03)
[5].Zinc tin oxide thin films prepared by MOCVD with different Sn/Zn ratios[J]. Rare Metals 2017(09)
[6].MOCVD计算机控制系统设计与实现[J]. 信息技术与信息化 2015(12)
[7].Morphology Study of Oriented Sm BCO Film Deposited by MOCVD[J]. Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science) 2016(01)
[8].MOCVD多功能在线监测探头的设计与实现[J]. 光子学报 2017(06)
[9].High-performance InGaN/GaN MQW LEDs with Al-doped ZnO transparent conductive layers grown by MOCVD using H_2O as an oxidizer[J]. Chinese Physics B 2016(11)
[10].高温MOCVD温度控制系统研究与设计[J]. 工业控制计算机 2015(06)
[11].MOCVD装备技术及产业发展分析[J]. 中国高新技术企业 2013(03)
[12].DFT study on adduct reaction paths of GaN MOCVD growth[J]. Science China(Technological Sciences) 2013(07)
[13].Platinum-Iridium Alloy Films Prepared by MOCVD[J]. 贵金属 2012(S1)
[14].2010年全球MOCVD设备突破800台[J]. 半导体信息 2011(03)
[15].Numerical studies on flow and thermal fields in MOCVD reactor[J]. Chinese Science Bulletin 2010(06)
[16].Electrical and deep levels characteristics of ZnO/Si heterostructure by MOCVD deposition[J]. Chinese Physics B 2008(06)
[17].MOCVD系统检漏技术[J]. 设备管理与维修 2019(17)
[18].MOCVD的原理与故障分析[J]. 电子工业专用设备 2014(11)
[19].Analysis and design of resistance-wire heater in MOCVD reactor[J]. Journal of Central South University 2014(09)
[20].High Hole Mobility of GaSb Relaxed Epilayer Grown on GaAs Substrate by MOCVD through Interfacial Misfit Dislocations Array[J]. Journal of Materials Science & Technology 2012(02)
[21].Design of a three-layer hot-wall horizontal flow MOCVD reactor[J]. 半导体学报 2012(09)
[22].Mass transport analysis of a showerhead MOCVD reactor[J]. 半导体学报 2011(03)
[23].Metamorphic AlInAs/GaInAs HEMTs on silicon substrates by MOCVD[J]. Science China(Physics,Mechanics & Astronomy) 2011(10)
[24].一种应用于MOCVD的3波长在线红外测温方法[J]. 应用光学 2017(04)
[25].MOCVD设备成功实现国产化[J]. 新材料产业 2013(12)
[26].Mechanism of forming an ink-bottle-like pore structure based on SBA-15 by a novel MOCVD technique[J]. Chinese Science Bulletin 2010(Z1)
[27].MOCVD反应器热流场的数值模拟研究[J]. 人工晶体学报 2008(06)
[28].MOCVD材料生长重大装备项目[J]. 中国粉体工业 2013(01)
[29].MOCVD外延生长原位光致发光谱测量方法[J]. 人工晶体学报 2018(11)
[30].Flow Field and Temperature Field in GaN-MOCVD Reactor Based on Computational Fluid Dynamics Modeling[J]. Chinese Physics Letters 2018(09)

标签：金属有机化学气相沉积论文; 光辅助论文; 正交试验设计论文; 掺杂论文; 异质结发光二极管论文; 电致发光论文;

ZnO薄膜的MOCVD制备及ZnO/Si发光器件研究

下载Doc文档

猜你喜欢