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%.     

基于生长方向的P型ZnO薄膜特性的研究

利用超声雾化热分解法(USP),通过N-Al共掺的方法,制备出p型ZnO薄膜.利用霍尔测试、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜分析了不同生长时间ZnO薄膜样品的电学特性、结构和表面形貌的变化.结果表明:其它条件固定时,只有在合适的生长时间条件下,才能得到电学性能较好的N-Al共掺p型ZnO薄膜(电阻率为46.8 Ω·cm、迁移率为0.05 cm2·V-1·s-1、载流子浓度是2.86×1018 cm-3.     

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     

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.     

自然掺杂及N-Al共掺杂ZnO薄膜的发光特性

采用螺旋波等离子体辅助溅射技术制备了自然掺杂及N-Al共掺杂ZnO薄膜,对两种不同类型掺杂薄膜的低温光致发光(PL)特性进行了研究。实验结果表明,二者均呈现出了较强的与受主能级相关的发光特征,自然掺杂薄膜的光致发光谱在404.0 nm处出现了由于锌空位产生的近带边发光,N-Al共掺杂薄膜的光致发光谱在383.0 nm处出现了N作为受主的施主-受主对(DAP)跃迁发光。两种薄膜的发光特性比较分析表明,N-Al共掺杂技术能够有效提高N的固溶度,N受主能级密度增加使薄膜表现出较强的施主-受主对跃迁发光,表明该技术为实现p型ZnO薄膜制备的有效方法。     

Ti-Al共掺ZnO薄膜的应力、结构和光电性能研究

利用直流磁控溅射工艺,在水冷玻璃衬底上成功沉积出了高透光、低电阻率的Ti-Al共掺ZnO(TAZO)透明导电薄膜.X射线衍射(XRD)研究结果表明,TAZO薄膜为具有c轴择优取向的六角纤锌矿结构多品薄膜.研究了TAZO薄膜的应力、结构以及光电性能与薄膜厚度的关系,结果表明.当薄膜厚为531 nm时,薄膜晶格畸变最小,具...     

掺铒Al2O3薄膜与镱铒共掺Al2O3薄膜光致发光特性比较

用中频磁控溅射工艺分别制备了掺铒Al2O3薄膜和镱铒共掺Al2O3薄膜,室温下测量了它们的光致发光特性.结果表明:镱铒共掺Al2O3薄膜光致发光的峰值强度为掺铒Al2O3薄膜的8倍以上, 两者的半值宽度近似相等;泵浦功率增强,掺铒 Al2O3薄膜光致发光强度出现饱和趋势,但镱铒共掺Al2O3薄膜的光致发光强度随泵浦功率线性增加.     

掺氮ZnO薄膜的光致发光特性研究

采用射频磁控溅射技术,通过改变O2:N2比在玻璃衬底上制备不同浓度N掺杂的ZnO薄膜,研究了掺杂薄膜的光致发光(PL)特性.观察到370～380 nm、390～405 nm附近的2个荧光峰.结果表明,随着薄膜中N掺杂量的不同,荧光峰峰位发生了相应的变化,强度也发生了明显的变化.当Ar:O2:N2为15:7:8时,薄膜中N含量最多,分别在374 nm、391 nm处出现了发光峰且发光强度最佳,此时薄膜已明显表现出p型ZnO薄膜的特征.     

低温制备Mn-W共掺ZnO透明导电薄膜

利用直流磁控溅射法成功地在室温玻璃衬底上制备出了电阻率低、透光率高的Mn-W共掺ZnO（ZMWO）透明导电薄膜。溅射功率在65-150 W之间变化。实验结果表明,溅射功率对ZMWO薄膜的晶化程度和电阻率有很大影响,而对其透光率和光学带隙影响不大。实验制备的ZMWO为六方纤锌矿结构的多晶薄膜,具有垂直于衬底方向的c轴择优取向。考虑到薄膜的电学、光学性能及结晶质量,我们认为本实验中的最佳值溅射功率为90 W,在此功率下制备的ZMWO薄膜的电阻率具有最小值9.8×10-4Ωcm,其可见光透过率为89%。     

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。     

Fabrication of p-Type ZnO Thin Films via DC Reactive Magnetron Sputtering by Using Na as the Dopant Source

The Na-doped p-type ZnO thin films were prepared by DC reactive magnetron sputtering. Two types of substrates were used for separate testing purposes: silicon wafers for crystallinity measurements and glass slides for electrical and optical transmittance measurements. The lowest room-temperature resistivity under the optimal condition was 59.9 Ω cm, with a Hall mobility of 0.406 cm² V⁻¹s⁻¹ and a carrier concentration of 2.57 × 10¹⁷ cm⁻³. The Na-doped ZnO thin films possessed a good crystallinity with c-axis orientation and a high transmittance (∼85%) in the visible region. The effects of the substrate temperature on the crystallinity and the electrical properties were discussed.     

磁控溅射法制备Ag掺杂p型ZnO薄膜的研究

采用磁控溅射法在石英玻璃基片上生长ZnO和ZnO:Ag薄膜。借助于SEM、XRD、霍尔测试、透射谱测试等方法,分析了O2气氛下退火温度对薄膜结构和电学性能的影响。霍尔测试结果表明,Ag掺杂ZnO薄膜经过600℃的O2气氛中热处理转变为p型电导。薄膜的XRD测试表明晶粒大小随退火温度升高而增大,所有薄膜样品只出现(002)衍射峰,呈现c轴取向生长。薄膜对可见光的透过率大于83%,其吸收限为378nm。     

氧分压对ZnO薄膜结构与光学性能的影响

采用直流磁控溅射法在不同氧分压下制备了ZnO薄膜.用原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)仪、荧光分光光度计、紫外-可见分光光度计对样品进行检测.实验表明,氧分压对ZnO薄膜的结构与光学性能影响很大.在样品的光致发光谱中,均只发现了520 nm附近的绿色发光峰,该峰随着氧分压的增大而增强.不同氧分压制备的ZnO薄膜中,氧分压为0.25Pa的样品结晶性能最好,透过率最高.     

氧化锌薄膜紫外光电导机理研究

分别采用反应磁控溅射和金属锌膜空气中热氧化两种方法,制备了两种氧化锌薄膜.X射线衍射实验发现,反应磁控溅射法制备的氧化锌薄膜结晶性能好,具有很高的c轴取向性,而金属锌膜热氧化法制备的氧化锌薄膜结晶性能相对较差,晶粒取向呈随机分布.对上述两种氧化锌薄膜进行了光电导测试,结果表明,反应磁控溅射制备的氧化锌薄膜的电阻率很高,没有明显的光电导,而金属锌膜氧化法制得的氧化锌薄膜电阻率较小,光电导现象非常明显.进一步分析结果表明,金属锌膜热氧化制备的氧化锌薄膜的光电导主要来自于表面吸附气体的吸附与解吸.     

氮气中退火对ZnO薄膜结构与光学性能的影响

采用直流磁控溅射法制备了ZnO薄膜,并将样品在氮气中进行了退火.对样品的表面形貌、结构性能、发光特性、透射光谱分别进行了检测.结果表明:退火后,样品的结晶质量提高,光致发光峰增强,在可见光范围内的平均透过率也有所增加.计算表明:退火后ZnO薄膜的禁带宽度略有减小.这可能是氮掺入ZnO薄膜后,N2p与O2p形成杂化轨道,二者能带部分重叠,从而使价带变宽、禁带变窄.     

(Al,Zr)共掺杂ZnO透明导电薄膜的结构以及光电性能研究

用射频磁控溅射法在玻璃衬底上氩气气氛中制备出(Al,Zr)共掺杂的ZnO透明导电薄膜,研究了不同Zr掺杂浓度和薄膜厚度ZnO薄膜的结构、电学和光学特性。结果表明,在最佳沉积条件下我们制备出了具有(002)单一择优取向的多晶六角纤锌矿结构,电阻率为2.2×10-2Ω.cm,且可见光段(320～800nm)平均透过率达到85%的ZnO透明导电薄膜。在150℃的条件下对(Al,Zr)共掺杂的ZnO薄膜进行1h的退火处理,薄膜电阻率降低至8.4×10-3Ω.cm。Zr杂质的掺入改善了薄膜的可见光透光性。     

射频磁控溅射ZnO薄膜的微结构与光学特性

研究了膜厚对ZnO薄膜微结构和光学性能的影响。采用射频磁控溅射法在单晶硅(111)和玻璃基片上制备了不同厚度的ZnO薄膜。通过X射线衍射、原子力显微镜和紫外可见光谱对薄膜进行了表征。结果表明薄膜结晶性能良好,在(002)晶面具有明显的c轴取向。随着薄膜厚度的增加,透射率下降,吸收边红移,禁带宽度逐渐减小。     

直流磁控溅射ZnO薄膜的结构特性

通过改变工作气压、溅射电流、氩氧比等工艺参数,较为系统地探索了用反应式直流磁控溅射法制备ＺｎＯ薄膜的工艺条件,并采用ＸＲＤ和ＡＥＳ对这些薄膜的结构特性进行测试分析,成功地得到了具有ｃ轴择优取向、结晶度高的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.