P型ZnO薄膜制备和掺杂的研究进展

ZnO作为第三代半导体功能材料,一直受到国内外的广泛关注.高质量的p型掺杂是基于光电器件应用的关键.综述了获得p型ZnO薄膜的制备方法和掺杂技术的研究进展,讨论了目前生长高质量的p型ZnO薄膜存在的困难,并对不同方法制备的p型ZnO薄膜的特点进行了比较分析.     

前驱体通气时间对原子层沉积氧化锌薄膜的影响

建立了反应腔室模型,模拟分析了原子层沉积(ALD)过程中前驱体质量分数随其通气时间的变化趋势.采用ALD法制备了ZnO薄膜,采用原子力显微镜(AFM)与扫描电子显微镜(SEM)对薄膜进行了表征,研究了不同二乙基锌通气时间下ZnO薄膜的表面形貌和厚度均匀性.模拟结果表明,前驱体通气时间越长,前驱体在整个反应腔室内的分布越...     

p型ZnO薄膜制备的研究进展

ZnO是一种性能优异的"低温蓝光工程"宽带隙Ⅱ-Ⅵ族半导体材料,但因本征施主缺陷和施主杂质引起的自补偿效应等使ZnO很难有效地实现n型向p型导电的转变。为此,阐述了ZnO薄膜的p型掺杂机理,介绍了国内外研究者在抑制自补偿、提高受主掺杂元素固溶度及寻求合适的受主掺杂元素等方面p型ZnO薄膜的最新研究进展。研究表明:增加ZnO材料中N原子固溶度的各种办法如施主-受主共掺杂、超声雾化气相淀积及本征ZnO薄膜在NH3气氛下后退火等和选择IB族中的Ag为受主掺杂元素是实现ZnO薄膜p型导电的有效措施。期望通过本综述能为国内ZnO基器件应用的p型ZnO薄膜的制备提供新思路。     

基于ALD技术的高性能光电探测器研究进展

采用原子层沉积(ALD)技术制备的薄膜具有致密性高、保形性高、平滑性好、缺陷密度低、厚度可精准调控等优势,被广泛应用于各类光电器件中.利用ALD技术制备的功能薄膜可以明显改善光电探测器的暗电流、探测率和线性动态范围等性能.以基于ALD技术的高性能光电探测器为主题,首先详细介绍了热ALD生长薄膜的基本原理,同时简要介绍了等离子体增强ALD技术生长薄膜的基本原理.然后依据光电探测器中薄膜的功能不同,依次总结了基于ALD技术制作的活性层、钝化层、界面层、电荷传输层等实现高性能光电探测器的研究进展.最后对ALD技术在光电探测器领域的发展趋势和挑战进行了展望.     

直流反应磁控溅射Al,N共掺方法生长p型ZnO薄膜及其特性

报道了利用直流反应磁控溅射以Al,N共掺杂技术生长p型ZnO薄膜 .ZnO薄膜在不同衬底温度下沉积于α Al2 O3 (0 0 0 1)衬底上 ,N来自NH3 与O2 的生长气氛 ,Al来自ZnxAl1-x(x =0 9)靶材 .利用XRD ,AFM ,Hall,SIMS和透射光谱对其性能进行了研究 .结果表明 ,ZnO薄膜具有高度c轴择优取向 ,4 5 0℃、6 0 0℃分别实现了p型转变 ,电阻率为 1e2 ～ 1e3 Ω·cm ,载流子浓度为 1e15～ 1e16cm-3 ,迁移率为 0.5～ 1.32cm2 / (V·s) .薄膜中Al原子促进了N原子的掺入 .实验还表明 ,p ZnO薄膜在可见光区域具有很高的透射率 (约为 90 % ) ,室温下光学带宽为 3 2 8eV     

脉冲激光沉积法Li-N双受主共掺p型ZnO薄膜的生长及其特性

采用脉冲激光沉积技术制备了Li-N双受主共掺杂p型ZnO薄膜,其中Li来自Li掺杂ZnO陶瓷靶,N来自N2O生长气氛.室温Hall测试发现Li-N共掺p型ZnO薄膜的最低电阻率为3.99Ω·cm,迁移率为0.17cm2/(V·s),空穴浓度为9.12×1018cm-3.PL谱测试发现了与Li受主和N受主态相关的发光峰,其受主能级分别约为120和222meV.由p-ZnO:(Li,N)薄膜制备的ZnO同质p-n结具有整流特性.     

脉冲激光沉积法Li-N双受主共掺p型ZnO薄膜的生长及其特性

采用脉冲激光沉积技术制备了Li-N双受主共掺杂p型ZnO薄膜,其中Li来自Li掺杂ZnO陶瓷靶,N来自N2O生长气氛.室温Hall测试发现Li-N共掺p型ZnO薄膜的最低电阻率为3.99Ω·cm,迁移率为0.17cm2/(V·s),空穴浓度为9.12×1018cm-3.PL谱测试发现了与Li受主和N受主态相关的发光峰,其受主能级分别约为120和222meV.由p-ZnO:(Li,N)薄膜制备的ZnO同质p-n结具有整流特性.     

直流反应磁控溅射Al,N共掺方法生长p型ZnO薄膜及其特性

报道了利用直流反应磁控溅射以Al,N共掺杂技术生长p型ZnO薄膜.ZnO薄膜在不同衬底温度下沉积于α-Al2O3(0001)衬底上,N来自NH3与O2的生长气氛,Al来自ZnxAl1-x(x=0.9)靶材.利用XRD,AFM,Hall,SIMS和透射光谱对其性能进行了研究.结果表明,ZnO薄膜具有高度c轴择优取向,450℃、600℃分别实现了p型转变,电阻率为102～103Ω*cm,载流子浓度为1015～1016cm-3,迁移率为0.5～1.32cm2/(V*s).薄膜中Al原子促进了N原子的掺入.实验还表明,p-ZnO薄膜在可见光区域具有很高的透射率(约为90%),室温下光学带宽为3.28eV.而在450℃生长的p-ZnO具有较小的晶粒度和表面粗糙度.     

ALD氧化铝薄膜介电性能及其在硅电容器的应用

硅基高密度电容器是利用半导体3D深硅槽技术和应用高介电常数(高K)材料制作的电容。相比钽电容和多层陶瓷电容(MLCC),硅基电容具有十年以上的寿命、工作温度范围大、容值温度系数小以及损耗低等优点。文章研究原子层沉积(ALD)制备的Al2O3薄膜的介电特性,通过优化ALD原子沉积温度和退火工艺,发现在沉积温度420℃和O3气氛退火5 min下,ALD生长的Al2O3薄膜击穿强度可大于0.7 V/nm,相对介电常数达8.7。制成的硅基电容器电容密度达到50 nF/mm2,漏电流小于5 nA/mm2。     

原子层沉积技术研究及其应用进展

原子层沉积(ALD)技术是制备复杂纳米结构材料以及材料表面改性的关键技术,该技术已得到了国内外学术界的大量研究。简单介绍了ALD技术、沉积过程、该技术的优点以及该技术可以沉积的薄膜材料,重点论述了ALD技术的应用进展,主要包括半导体方面(如IC互连技术、电容器、太阳电池晶体硅表面钝化)以及纳米结构材料方面(如催化剂与燃料电池、光催化、太阳电池、分离膜)。最后,指出了目前ALD在材料制备和生产工艺方面所面临的挑战,并对其未来发展进行了展望。     

p型掺杂ZnO薄膜的光致发光特性研究

采用磁控溅射技术,以N2作为p型掺杂源,制备p型N掺杂ZnO薄膜,着重研究了不同掺杂量的N掺杂ZnO薄膜的光学特性。结果表明,掺杂ZnO薄膜在360 nm、380 nm处出现主荧光峰,409 nm、440 nm处出现次荧光峰,而且随着N掺杂量的不同,主、次荧光峰 峰位和强度都会发生变化。当O2∶N2的体积流量比为15∶5时,薄膜中N含量最大,荧光谱中发光峰强度最佳,霍尔效应检测薄膜具有明显的p型导电特征。     

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.     

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.     

雾化热解法制备ZnO薄膜及其光电性能

采用超声雾化技术,以醋酸锌水溶液为源物质,在加热的玻璃衬底上生长了ZnO薄膜,并研究了衬底温度等因素对薄膜结构及其光、电性能的影响.结果表明其为六方晶体(纤锌矿)结构,在适当的条件下,可以生长出具有较强c轴取向的ZnO薄膜,所得到的ZnO薄膜具有低达7.68×1010cm-3的载流子浓度,这对实现ZnO的p型掺杂具有重要意义.     

雾化热解法制备ZnO薄膜及其光电性能

采用超声雾化技术,以醋酸锌水溶液为源物质,在加热的玻璃衬底上生长了ZnO薄膜,并研究了衬底温度等因素对薄膜结构及其光、电性能的影响.结果表明其为六方晶体(纤锌矿)结构,在适当的条件下,可以生长出具有较强c轴取向的ZnO薄膜,所得到的ZnO薄膜具有低达7.68×1010cm-3的载流子浓度,这对实现ZnO的p型掺杂具有重要意义.     

p型ZnO薄膜的研究进展

氧化锌(ZnO)具有适合基于pn结的各种光电器件,例如紫外光子探测器、发光二极管和激光二极管等应用的理想性质。虽然多年来已可获得高质量的n型ZnO,但是由于本征缺陷的自补偿效应较强等原因,稳定低阻且为p型导电的ZnO薄膜一直难于制备。通过对部分有关文献的归纳分析,主要介绍了近年来在p型掺杂方面的进展,以及不同方法制备的p型ZnO薄膜的空穴浓度、迁移率及电阻率等性能参数。     

原子层淀积技术应用于太阳电池的研究进展

原子层淀积(ALD)是一种先进的纳米级薄膜生长技术,在微电子和光电子领域有着广泛的应用前景,尤其在提高太阳电池的光电转换效率方面正发挥越来越大的作用,很可能成为下一代太阳电池工艺中的重要方法。文章综述了近年来ALD技术在太阳电池领域的应用研究进展,详细介绍了ALD技术应用在不同类型太阳电池的最新研究成果和存在的问题,并对其发展趋势进行了展望。     

原子层沉积技术发展现状

复杂的非平面结构基板形貌对传统的薄膜沉积技术产生了极大的挑战,不同类型的集成电路器件需要不同的生产技术,同时也对薄膜材料提出了不同的要求。为了突破现有材料的性能限制就要求开发具有更高性能的材料。原子层沉积(ALD)是一种可足以应对这些挑战的独特技术,它所沉积的薄膜具有极佳的均匀性、台阶覆盖率和(对薄膜图形的)保形性。介绍了原子层沉积技术原理、新一代逻辑组件所面临的课题、原子气相沉积技术AVD及原子层沉积设备现状。     

N-Al共掺ZnO薄膜的p型传导特性

利用直流反应磁控溅射技术制得N-Al共掺的p型ZnO薄膜,N2O为生长气氛.利用X射线衍射(XRD),Hall实验,X射线光电子能谱(XPS)和光学透射谱对共掺ZnO薄膜的性能进行研究.结果表明,薄膜中Al的存在显著提高了N的掺杂量,N以N-Al键的形式存在.N-Al共掺ZnO薄膜具有优良的p型传导特性.当Al含量为0.15wt%时,共掺ZnO薄膜的电学性能取得最优值,载流子浓度为2.52×1017cm-3,电阻率为57.3Ω·cm,Han迁移率为0.43cm2/(V·s).N-Al共掺p型ZnO薄膜具有高度c轴取向,在可见光区域透射率高达90%.     

MgZnO∶N薄膜中Mg对N掺杂热稳定性的影响

N作为ZnO常见的受主杂质,其热稳定性是影响ZnO p型掺杂的关键因素。通过MOCVD法在石英衬底上生长MgZnO∶N薄膜,利用X射线衍射仪、原子力显微镜、扫描电子显微镜、紫外-可见分光光度计、拉曼光谱仪等手段表征薄膜的基本性质和N相对含量,并设计热力学实验分析N的热稳定性机理。结果表明,生长获得了高晶格质量、高透射率、低Mg组分的MgZnO∶N薄膜;相比于ZnO∶N薄膜,MgZnO∶N薄膜具有更高的N含量和热稳定性;热力学实验结果进一步证实Mg_3N_2具有比Zn_3N_2更高的热稳定性,这是Mg提高ZnO掺杂N的效率和热稳定性的原因。该工作对ZnO薄膜的p型掺杂研究具有重要指导意义。