zno基p-n結(jié)及其紫外發(fā)光性能的研究-資料下載頁
2024-10-17 21:44本頁面
【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）速率過慢，靶被氧化，生成髙阻ZnO;3）速率過快，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能；晶格失配必須盡可能地?。粺崤蛎浵禂?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200Å左右的過渡層；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n型ZnO薄膜時，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 1小時后的情形。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，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 可通過下式計算： 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： T = nm 140 nm。 當(dāng) a = b = , c = 0 時： T = nm 140 nm。 當(dāng) a = c = 0 , b = 1 時： T = nm 140 nm。 即當(dāng) SiO2含量為 0（ c=0）時，計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)最接近的計算值是： a = , b = 和 c = 時： T = nm 即 ZnO, Zn2SiO4和 SiO2 的在經(jīng) 800oC退火 1小時的薄膜中 的百分含量分別為 10％， 5％ 和 85%. 結(jié)論與研究展望： 1） 生長和退火時的高溫可導(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；若無法做到 ， 則應(yīng)降低生長溫度在 300度以下；退火溫度在 750度以下 ， 時間不能超過半小時 。 3） 若生長 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 1nm SiO2晶體薄層－這對于生長高質(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位置較高，因此量子效率低下，不能實(shí)用。 6)目前的通過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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