氮化鋅薄膜的制備研究.pdf

1、氮化物是一種在電子和光電子應(yīng)用方面有較大潛力的新型半導(dǎo)體材料，它在室溫下具有高電子遷移率和良好導(dǎo)電性的優(yōu)勢。包括氮化鎵、氮化鋁和氮化銦等第三代半導(dǎo)體在內(nèi)的Ⅲ族氮化物已經(jīng)研究了許多年了。但是關(guān)于Ⅱ族氮化物半導(dǎo)體的報(bào)道遠(yuǎn)小于Ⅲ族氮化物。鋅由于其電子結(jié)構(gòu)和3d軌道對價(jià)帶的影響使得氮化鋅這一Ⅱ族氮化物引起人們的關(guān)注。另外對n型氮化鋅進(jìn)行原位氧化制備p型氧化鋅成為一種新興且有效的方法。自從氮化鋅出現(xiàn)以來，研究人員就開始嘗試使用各種方法制備氮化鋅薄

2、膜。但由于鋅更易與反應(yīng)氣氛中的氧結(jié)合導(dǎo)致大量的非故意氧摻雜，使得氮化鋅薄膜的制備相對困難。在本文中我們使用MOCVD和磁控濺射方法在藍(lán)寶石(0001)、石英和單晶硅襯底上制備氮化鋅薄膜，并研究了不同生長條件對薄膜性質(zhì)的影響。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、挪捎肕OCVD方法，以二乙基鋅為鋅源，高純氨氣為氮源，高純氮?dú)鉃楸Ｗo(hù)氣和載氣，以藍(lán)寶石(0001)、石英和單晶硅為襯底，生長溫度為370℃-450℃，反應(yīng)室壓強(qiáng)為5torr-30to

3、rr，Ⅴ/Ⅱ族源流量比為700∶1-1500∶1，制備了一系列的樣品。XRD結(jié)果顯示，制備的薄膜基本都是多晶氮化鋅薄膜。隨著溫度的升高，反應(yīng)所需的原材料開始分解，到400℃時(shí)開始出現(xiàn)Zn3N2(400)峰位的衍射峰，溫度繼續(xù)升高會(huì)導(dǎo)致二乙基鋅前反應(yīng)的產(chǎn)生，降低生長速率和結(jié)晶質(zhì)量。通過對薄膜性質(zhì)的研究發(fā)現(xiàn)，利用MOCVD生長氮化鋅薄膜的較好條件是反應(yīng)溫度為400℃，反應(yīng)是壓強(qiáng)為30torr,Ⅴ/Ⅱ族源流量比為1000∶1，以藍(lán)寶石作為襯底

4、。
　?、撇捎蒙漕l磁控濺射方法，以純鋅靶作為靶材，以氬氣作為濺射氣體，以氮?dú)庾鳛榈?，在氮?dú)夂蜌鍤饣旌蠚庵羞M(jìn)行反應(yīng)濺射。反應(yīng)中生長溫度為200℃，襯底與靶材的間距為6.5cm，濺射功率為45w-100w，壓強(qiáng)為6pa-20pa，氮?dú)馀c氬氣的比例為1∶3、1∶1和3∶1，制備了一系列的樣品。XRD結(jié)果顯示，制備的薄膜基本都是多晶氮化鋅薄膜。XPS結(jié)果顯示薄膜中存在著非故意氧摻雜。SEM結(jié)果顯示，石英襯底上的薄膜的表面形貌很致密，但晶