磁控濺射法制備ZnO薄膜及光電導探測器的研制.pdf

1、ZnO是一種寬禁帶半導體材料，激子復合能高，在紫外區(qū)具有高的光電導特性，電子誘生缺陷低，外延生長溫度低、成膜性強，有利于制備高性能的紫外探測器。本論文用磁控濺射法制備了ZnO薄膜，研究了制備工藝對ZnO薄膜的結構和性能的影響；然后用電子束蒸發(fā)法蒸鍍Al/Au接觸電極，制備了ZnO基光電導型紫外探測器，并對其性能進行檢測。主要內容和結果如下：
　?。?）研究了襯底溫度對ZnO薄膜的結構和性能的影響。隨著襯底溫度升高，ZnO薄膜趨向球

2、狀生長，并且顆粒尺寸逐漸增大；體載流子濃度逐漸增加，遷移率和電阻率逐漸減小。當襯底溫度為600℃時載流子濃度最高為3.465×1019/cm3，遷移率和電阻率最小分別為0.8051cm2/v·s、0.238Ω·cm。由于膜內部缺陷和應力的影響，襯底溫度為600℃時禁帶寬度最大為3.28eV。
　　（2）研究了濺射功率對ZnO薄膜結構和光電性能的影響。當功率為130W時，制備的ZnO薄膜的顆粒尺寸最均勻，XRD的衍射峰半高寬最窄，載

3、流子濃度、電阻率最小分別為4.52×1016/cm3和4.85Ω·cm，遷移率最大為17.68cm2/v·s。隨著濺射功率的增大，制備的ZnO薄膜的禁帶寬度由3.25逐漸增大到3.27。
　?。?）研究了工作壓強對ZnO薄膜結構和光電性能的影響。從0.5Pa到2.0Pa，隨著濺射壓強的增大，ZnO薄膜的顆粒呈現先增大后減小的趨勢。當濺射壓強在1.5Pa時，制備的ZnO薄膜表面顆粒最均勻，結構最致密，當壓強為1.0Pa時，制備的薄膜

4、應力最小為1.164GPa。當濺射壓強為1.5Pa時，半高寬最小，薄膜晶粒尺寸最大為18.4nm。制備的ZnO薄膜在可見光范圍內具有良好的透過特性，在紫外光波段具有良好的吸收特性，禁帶寬度在2.0Pa下最小，為3.252eV。
　　（4）研究了退火溫度對ZnO薄膜結構和性能的影響。隨著退火溫度的升高，ZnO薄膜的顆粒尺寸逐漸增大，半高寬逐漸減小，結晶程度逐漸變好。隨著退火溫度的升高，電阻率先增大后減小，體載流子濃度先減小后增大，遷