Zn-,1-x-Co-,x-O薄膜的制備及性能研究.pdf

1、近年來，新型半導(dǎo)體光電器件的廣泛應(yīng)用極大的改善了人們的生活，隨之性能更優(yōu)越的半導(dǎo)體器件的研發(fā)成為學(xué)術(shù)界新的焦點(diǎn)。目前處于實(shí)際應(yīng)用的主要是GaN基的Ⅲ-Ⅴ化合物，而禁帶寬度比GaN更大的ZnO因其潛在的應(yīng)用價(jià)值備受關(guān)注。相比于GaN和其他Ⅱ-Ⅵ族半導(dǎo)體，ZnO在紫外光、藍(lán)光LED和激光器等光電器件上優(yōu)勢(shì)很明顯。首先，ZnO的激子結(jié)合能高達(dá)60meV，在超晶格情況下甚至超過100meV，這就使在常溫下產(chǎn)生穩(wěn)定高效率的激光成為可能；其次，可以

2、通過過渡金屬元素如Co、Mn、Cd的摻雜調(diào)整ZnO的禁帶寬度從3.0eV到4.5eV，而且由于Zn離子半徑與摻雜元素的離子半徑相差極小，因而產(chǎn)生的晶格失配度非常小，這有助與提高量子井的性能和了解應(yīng)力的產(chǎn)生；最后，ZnO具有自身的體單晶，大尺寸ZnO單晶薄膜的商業(yè)應(yīng)用前景十分可觀。 針對(duì)與ZnO上述優(yōu)點(diǎn)，本文主要研究過渡族金屬Co的摻雜對(duì)ZnO電學(xué)性質(zhì)的影響，并采用在沉積過程中通入兩種不同性質(zhì)的氣體氫氣和氧氣來觀察p-n結(jié)的Ⅰ-Ⅴ

3、曲線，推斷薄膜中的缺陷及其所起的作用。 本文采用用高功率脈沖激光轟擊Zn<,1-x>Co<,x>O，得到鋅、鈷和氧的原子、分子和團(tuán)簇等混合體，并在p型單晶Si表面反應(yīng)生成n型Zn<,1-x>Co<,x>O。X射線衍射(XRD)、原子力顯微鏡(AFM)研究表明，這層材料是結(jié)構(gòu)致密均勻、呈c軸高度擇優(yōu)取向的薄膜，與p型Si材料形成n-Zn<,x>Co<,1-x>O/p-Sj異質(zhì)結(jié)。在Zn<,1-x>Co<,x>O中加入H，生成了Co