zno基p-n結(jié)及其紫外發(fā)光性能的研究-資料下載頁(yè)
2025-10-08 21:44本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】v幾種制備ZnOp-n結(jié)的方法及特點(diǎn)，突變結(jié)，能較小，因而得以產(chǎn)生。的方法去除氧空位，當(dāng)反應(yīng)室中氧氣比例超過(guò)55％，可得到p-ZnO，且空穴濃度與氧的百分比成正比。原因是他模糊了兩個(gè)關(guān)。只有當(dāng)濺射功率和濺。反位鋅，得到p-ZnO:p型成品率約為40％。因?yàn)樯漕l濺射可高效地分解氧分子，并將離解的氧原子輸送到薄膜中氧的格位上。1）速率過(guò)慢，靶被氧化，生成髙阻ZnO;3）速率過(guò)快，達(dá)不到使薄膜富氧的效果。不能達(dá)到有效的濺射粒子動(dòng)能；晶格失配必須盡可能地小；熱膨脹系數(shù)的差距亦應(yīng)盡可能地小。Si是最便宜的一種襯底材料。結(jié)構(gòu)：立方晶體，常數(shù)a=Å，靶材在1000~1300oC下燒結(jié)，即得到濺射用的陶瓷靶。生長(zhǎng)200Å左右的過(guò)渡層；再采用一般速率（~300oC，700oC、空氣氣氛中作20分鐘的退火。當(dāng)生長(zhǎng)n型ZnO薄膜時(shí)，在反應(yīng)。室中O2/Ar的之比為1/1。原子力顯微鏡圖象。
【正文】 的分布。圖(a)是在 400 OC生長(zhǎng) 1小時(shí)后的情形。薄膜厚度為 ，但只有在近表面 持 Zn和 O的平衡。 100 101 102 103 104 105 106 DSIMS Counts (c/s) O Si P Zn (a) Depth (μm) 二次離子質(zhì)譜 : 圖 (b)是圖 (a)所示樣品在 800oC又退火 1小時(shí)后的情形。薄膜厚度為 米，但 Zn和 O的平衡已被打破。在厚度小于 ，是 ZnO, aSiO2和Zn2SiO4共存；當(dāng)厚度大于 時(shí)，主要是 aSiO2和 Zn2SiO4共存。 100 101 102 103 104 105 106 DSIMS Counts (c/s) O Si P Zn (b) Depth (μm) 經(jīng) 800oC、 1小時(shí)退火薄膜中各種化合物的含量比 在 Xrayα 2θ 掠入射 掃描模式中 , 薄膜厚度 T 可通過(guò)下式計(jì)算： 242s i Si OSi OZnZ nO cbaT???????其中 α 為掠入射角； a, b和 c分別為 ZnO, Zn2SiO4和 SiO2在薄膜中的百分含量； μZnO = 105 nm1 , μZn2SiO4 = 105 nm1 和 μSiO2 = 105 nm1 分別是 ZnO, Zn2SiO4 和 SiO2 線(xiàn)性吸收系數(shù)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)， α 為，薄膜厚為 。以下用數(shù)值法求解： 當(dāng) a = 1 , b = c = 0 時(shí)： T = nm 140 nm。 當(dāng) a = b = , c = 0 時(shí)： T = nm 140 nm。 當(dāng) a = c = 0 , b = 1 時(shí)： T = nm 140 nm。 即當(dāng) SiO2含量為 0（ c=0）時(shí)，計(jì)算的薄膜厚度極大值為 納米，因此薄膜中必存在 SiO2 。與實(shí)驗(yàn)最接近的計(jì)算值是： a = , b = 和 c = 時(shí)： T = nm 即 ZnO, Zn2SiO4和 SiO2 的在經(jīng) 800oC退火 1小時(shí)的薄膜中 的百分含量分別為 10％， 5％ 和 85%. 結(jié)論與研究展望： 1） 生長(zhǎng)和退火時(shí)的高溫可導(dǎo)致薄膜和硅襯底之間大量的原子擴(kuò)散 ， 并產(chǎn)生新的化合物 Zn2SiO4和 aSiO2； 2） 目前通用的將襯底貼在熱源上的加熱生長(zhǎng)方式尤易促成襯底原子向薄膜中大量擴(kuò)散 ， 建議采用前置光照或熱絲加熱；若無(wú)法做到 ， 則應(yīng)降低生長(zhǎng)溫度在 300度以下；退火溫度在 750度以下 ， 時(shí)間不能超過(guò)半小時(shí) 。 3） 若生長(zhǎng) ZnO pn結(jié) ， 應(yīng)首先在襯底表面采用急速退火生成一層 3～ 5nm SiO2晶體 ， 可有效防止襯底和薄膜之間的互擴(kuò)散 。 PZnO 和 nZnO之間也需生長(zhǎng) 1nm SiO2晶體薄層－這對(duì)于生長(zhǎng)高質(zhì)量的突變型結(jié)非常重要 。 結(jié)論與研究展望： 5)目前的通過(guò)在富氧環(huán)境中生成的 ZnO pn 結(jié)還未能實(shí)現(xiàn)注入式激光發(fā)射，原因是受主反位鋅能級(jí)位置較高，因此量子效率低下，不能實(shí)用。 6)目前的通過(guò)襯底向其上方薄膜熱擴(kuò)散磷或砷制備 p型ZnO的方法存在擴(kuò)散不均勻、易生成緩變結(jié)的缺點(diǎn)。建議采用外擴(kuò)散法：即在密閉的環(huán)境中維持一定的磷或砷氣壓，向薄膜內(nèi)的擴(kuò)散。 由于磷或砷受主能級(jí)比反位鋅較淺，此法制備的 pZnO具備更高的量子效率，可望用于 ZnO電注入式激光二極管的制備。 謝 謝！ Thank you
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