生长参数对MOCVD法制备的p型ZnO薄膜性能的影响

研究了等离子体辅助金属有机化学气相沉积方法制备N掺杂p型ZnO薄膜过程中生长参数如衬底温度、射频功率、锌源流量对ZnO薄膜结晶质量和电学性能的影响.     

MOCVD法以NO气体为掺杂源生长p型ZnO薄膜

采用金属有机化学气相沉积方法在玻璃上生长了掺氮的低电阻p型ZnO薄膜.实验使用NO和N2O共同作为氧源,且NO同时作为掺氮源,二乙基锌作为锌源.X射线衍射测试表明薄膜具有c轴择优取向的结构特性,二次离子质谱分析证实了氮被掺入了ZnO薄膜.通过优化锌源流量获得了最高空穴浓度为1.97×1018cm-3,最低电阻率为3.02Ω·cm的ZnO薄膜.     

MOCVD法制备磷掺杂p型ZnO薄膜

利用金属有机化学气相沉积方法在玻璃衬底上生长了掺磷的p型ZnO薄膜.实验采用二乙基锌作为锌源,高纯氧气和五氧化二磷粉末分别作为氧源及磷掺杂源.实验表明:生长温度为400～450℃时获得了p型ZnO薄膜,而且在420℃时,其电学性能最好,空穴浓度为1.61×1018cm-3,电阻率为4.64Ω·cm,迁移率为0.838cm2/(V·s).霍尔测试和低温光致发光谱证实了该ZnO薄膜的p型导电特性,并观察到薄膜位于3.354eV与中性受主束缚激子相关的发射峰.     

MOCVD法制备磷掺杂p型ZnO薄膜

利用金属有机化学气相沉积方法在玻璃衬底上生长了掺磷的p型ZnO薄膜.实验采用二乙基锌作为锌源,高纯氧气和五氧化二磷粉末分别作为氧源及磷掺杂源.实验表明:生长温度为400～450℃时获得了p型ZnO薄膜,而且在420℃时,其电学性能最好,空穴浓度为1.61×1018cm-3,电阻率为4.64Ω·cm,迁移率为0.838cm2/(V·s).霍尔测试和低温光致发光谱证实了该ZnO薄膜的p型导电特性,并观察到薄膜位于3.354eV与中性受主束缚激子相关的发射峰.     

退火对MOCVD法生长ZnO薄膜性能的影响

采用MOCVD方法在(001)Si衬底上生长ZnO薄膜,并在空气中800℃退火1 h.生长及退火样品的XRD图谱均显示了较强的(002)ZnO衍射峰,表明ZnO薄膜为c轴高取向生长.光电子能谱(XPS)分析显示,退火后ZnO薄膜从富Zn生长变为富O生长.在样品的室温PL 谱中,观察到未退火样品的紫外发射峰的中心为3.28 eV,并观察到退火样品位于3.30 eV的自由激子发射峰和位于3.23 eV的施主-受主对的复合发光峰.实验结果表明,退火后ZnO薄膜的晶体质量得到提高.     

MOCVD法制备ZnO同质发光二极管

在n型ZnO体单晶片上,首次采用N等离子体辅助金属有机化学气相沉积方法外延生长了p型ZnO薄膜,制成了同质ZnO的发光二极管(LED)原型器件;在室温下,观察到同质ZnO的LED施加电压后由电注入激发出紫外至绿光波段的光谱.     

MOCVD法制备ZnO同质发光二极管

在n型ZnO体单晶片上, 首次采用N等离子体辅助金属有机化学气相沉积方法外延生长了p型ZnO薄膜，制成了同质ZnO的发光二极管(LED)原型器件；在室温下，观察到同质ZnO的LED施加电压后由电注入激发出紫外至绿光波段的光谱.     

MOCVD法以NO气体为掺杂源生长p型ZnO薄膜

采用金属有机化学气相沉积方法在玻璃上生长了掺氮的低电阻p型ZnO薄膜．实验使用NO和N2O共同作为氧源，且NO同时作为掺氮源，二乙基锌作为锌源．X射线衍射测试表明薄膜具有c轴择优取向的结构特性，二次离子质谱分析证实了氮被掺入了ZnO薄膜．通过优化锌源流量获得了最高空穴浓度为1.97×10/up18/cm－3，最低电阻率为3.02Ω·cm的ZnO薄膜．     

反应压力对MOCVD法沉积ZnO薄膜性质的影响

研究了反应压力对金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术制备未掺杂ZnO薄膜的微观结构和光电特性影响.X射线衍射(XRD)和扫描电子镜(SEM)的研究结果表明,随着反应压力的降低,ZnO薄膜(002)择优峰的强度呈现相对减弱趋势,并且出现了较强的(110)峰;Hall测量表明,低的反应压力有助于提高薄膜电学特性.200 Pa时制备出的ZnO薄膜具有明显的"类金字塔"状绒面结构,电阻率为1.28×10-2 Ω·cm.实验中沉积的ZnO薄膜在600～2 600 nm内平均透过率超过80%,而短波长范围由于光散射作用,ZnO薄膜的垂直透过率有所下降.     

MOCVD法制备ZnO薄膜的正交试验设计

采用低压-金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术,结合正交试验设计,在(100)p-Si衬底上制备了高质量的ZnO薄膜.用室温光致发光研究了不同生长参数对ZnO薄膜光学质量的影响.通过正交分析法对所得样品相关特征指标的分析,得到生长温度、锌源温度和氧气流量3个独立工艺参数对薄膜光学质量的影响.结果表明,生长温度对薄膜光学质量的影响最大,其余依次为氧气流量和锌源温度,同时,通过分析还得到了最佳组合工艺.结合面探X射线衍射仪,分析了薄膜的结晶质量,发现在优化的工艺条件下制备出的ZnO薄膜具有较好的结晶质量.     

厚度对Si衬底上生长的ZnO薄膜性能的影响

采用金属有机化学气相沉积方法,在Si(100)衬底上生长出具有高度C轴择优取向的ZnO薄膜.通过X射线衍射、原子力显微镜和室温光致发光谱研究了厚度对ZnO薄膜的结构、表面和光学性能的影响.X射线衍射图显示ZnO薄膜只有单一的(0002)峰,具有高度择优取向.AFM和PL测试表明,在取样薄膜厚度范围内,薄膜的表面质量和发光性能没有随着薄膜厚度的增加而提高.这是因为薄膜在厚度增加的生长过程中,生长模型变化且晶粒增大.     

Effects of Thickness on Properties of ZnO Films Grown on Si by MOCVD

采用金属有机化学气相沉积方法,在Si(100)衬底上生长出具有高度C轴择优取向的ZnO薄膜.通过X射线衍射、原子力显微镜和室温光致发光谱研究了厚度对ZnO薄膜的结构、表面和光学性能的影响.X射线衍射图显示ZnO薄膜只有单一的(0002)峰,具有高度择优取向.AFM和PL测试表明,在取样薄膜厚度范围内,薄膜的表面质量和发光性能没有随着薄膜厚度的增加而提高.这是因为薄膜在厚度增加的生长过程中,生长模型变化且晶粒增大.     

Effect of Surface-Covered Annealing on the Optical Properties of ZnO Films Grown by MOCVD

研究了暴露在空气中退火和表面覆盖蓝宝石基板退火对MOCVD生长的ZnO薄膜光学性质的影响. 研究发现，暴露在空气中退火虽可以去除薄膜中的氢杂质，并在低温光致发光(PL)谱中观察到与氢相关的束缚激子峰消失，但是退火后样品室温PL谱中可观察到很强的可见光发射，表明样品中引入了大量的深能级，样品的自由激子发光没有增强. 而表面覆盖蓝宝石基板退火的样品，有效去除了氢杂质，但没有观察到可见光发射，说明表面覆盖蓝宝石基板退火可以有效地保护ZnO表面不分解，不生成深能级中心. 由于激子束缚中心的减少，表面覆盖退火样品的自由激子发射大大增强.     

表面覆盖退火对ZnO薄膜光学性质的影响

研究了暴露在空气中退火和表面覆盖蓝宝石基板退火对MOCVD生长的ZnO薄膜光学性质的影响.研究发现,暴露在空气中退火虽可以去除薄膜中的氢杂质,并在低温光致发光(PL)谱中观察到与氢相关的束缚激子峰消失,但是退火后样品室温PL谱中可观察到很强的可见光发射,表明样品中引入了大量的深能级,样品的自由激子发光没有增强.而表面覆盖蓝宝石基板退火的样品,有效去除了氢杂质,但没有观察到可见光发射,说明表面覆盖蓝宝石基板退火可以有效地保护ZnO表面不分解,不生成深能级中心.由于激子束缚中心的减少,表面覆盖退火样品的自由激子发射大大增强.