ZnO 纳米结构和p 型掺杂ZnO 薄膜的制备及性能研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 杨詹 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2009-06-07 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 宁波 |
| 导师 | 崔平 ; 曹鸿涛 |
| 关键词 | 化学浴沉积 氧化锌纳米结构 射频磁控溅射 p型氧化锌薄膜 |
| 学位专业 | 其它专业 |
| 中文摘要 | 氧化锌(ZnO)是一种重要的宽禁带半导体功能材料，室温下能带带隙为3.37 eV，激子束缚能高达60 meV，是室温热能的2.3 倍(26 meV)，因此ZnO 中的激子能够在室温下稳定存在。另外由激子-激子散射诱发的受激辐射的阈值要比电子-空穴等离子体复合的受激辐射阈值低，ZnO 有望用于在短波长发光二极管、紫外探测器、半导体激光器、太阳能电池、高频和大功率器件。 本文用二步法制备了氧化锌纳米结构，即用溶胶-凝胶旋涂法在最优化的热处理 工艺条件下制备了(002)择优取向生长的氧化锌种子层薄膜，并用化学浴沉积的方法在氧化锌种子层上制备了氧化锌纳米结构。当化学浴母液的pH 值不同时可以得到氧化锌纳米尺度的球状薄膜，棒状阵列以及针状阵列。衬底的放置方式对纳米结构的生长无明显影响。在化学浴沉积过程中，同时还出现了自由分布的氧化锌微米棒，其生长速度高于纳米棒，且生长模式符合扩散控制Ostwald 熟化机制，但纳米棒的生长并不能用这一机制解释，其影响因素除扩散过程还有形核密度，生长界面的反应动力学等。同时研究了氧化锌纳米棒的微观结构及光学性质。整齐有序的纳米棒阵列具有(002)晶面择优取向，且结晶质量良好，光致发光谱显示出强的紫外发射峰及弱的绿光发射峰包，分别对应氧化锌的近带边激子跃迁发光以及点缺陷的发光。 本文也对射频磁控溅射法制备p 型氧化锌薄膜进行了研究。为提高受主元素掺杂 浓度，强化p 型掺杂效果，采用N 和Sb 元素双受主掺杂的方法，研究了不同工艺参数，如靶材成分、气氛、工作气压、衬底温度、偏压对薄膜制备及薄膜的结构与p型电学性能的影响。其中工作气压对薄膜沉积速率有较大影响；衬底温度及偏压则是对薄膜的晶体质量和性能有较大影响；而靶材成分及气氛对薄膜的成分，受主掺杂浓度的影响较大。结果表明，高真空条件下(10-4Pa 以下)，采用1at%Sb 掺杂的氧化锌陶瓷靶，在衬底温度500℃未施加偏压，Ar:N2O=12:8，工作气压0.9Pa 时可以制备出具有(002)晶面择优取向，致密均匀且表面粗糙度低，p 型电学性能优良的N，Sb 双掺杂氧化锌薄膜。其空穴型载流子浓度为1.8×1017cm-3，霍尔迁移率为0.23cm/Vs，电阻率为139 Ωcm，但两个月后由p 型转变为n 型。氧化锌的p 型稳定性仍是一个世界性的难题。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2010-01-12 |
| 源URL | [http://ir.nimte.ac.cn/handle/174433/258]  |
| 专题 | 宁波材料技术与工程研究所_硕/博士论文成果 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 杨詹. ZnO 纳米结构和p 型掺杂ZnO 薄膜的制备及性能研究[D]. 宁波. 中国科学院研究生院. 2009. |
入库方式： OAI收割
来源：宁波材料技术与工程研究所
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