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《lmbe法生長zno薄膜的p型摻雜及分析表征》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、摘要摘要近年來，ZnO由于其良好的激子發(fā)光特性而受到眾多研究機構(gòu)的關(guān)注。其具有比CaN和ZnSe材料更高的室溫激子束縛能，有望實現(xiàn)室溫甚至更高溫度下運轉(zhuǎn)的低閾值紫外發(fā)光器件。目前，阻礙ZnOLED及LD器件實現(xiàn)的主要障礙是ZnO的單極性特性，即難以實現(xiàn)穩(wěn)定而高濃度的P型摻雜。而要實現(xiàn)ZnO的高濃度p型摻雜，首先需要解決的問題是降低ZnO本征材料的本底電子濃度，以減小ZnO本征缺陷的自補償效應(yīng)。同時要實現(xiàn)低閾值、高亮度的ZnO發(fā)光器件，則更需要生長出高結(jié)晶質(zhì)量和發(fā)光質(zhì)量的ZnO薄膜。本文首先集中精力進行了高質(zhì)量ZnO單晶薄膜的生長，獲得了低本底電子濃度和缺陷密度、高發(fā)光質(zhì)量的本征ZnO薄膜
2、；其次進行了ZnO薄膜的P型摻雜研究，最終采用離子注入法實現(xiàn)了穩(wěn)定而高濃度的P型ZnO薄膜，并進一步制作了p-ZnMgO／n-ZnOp-n結(jié)原型器件。本工作取得了許多創(chuàng)新性的發(fā)現(xiàn)和成果，主要包括：采用激光分子束外延法(I，lVmE)在c面藍(lán)寶石襯底生長出了低本底電子濃度、高結(jié)晶質(zhì)量和發(fā)光質(zhì)量的ZnO單晶薄膜。其中ZnO(0002)面∞搖擺曲線FWHM為213”，室溫N帶紫外受激發(fā)光閾值為200kW／em2，ZnO薄膜的本底電子濃度為4．72×1016cm-3，以上結(jié)果均是穩(wěn)定而可重復(fù)的。利用小角度x射線分析技術(shù)(OIXA)成功地測出了藍(lán)寶石襯底上外延的ZnO薄膜以及ZnO／ZnMgO異質(zhì)
3、結(jié)的x射線反射率岱砌帳蕩曲線，并將其應(yīng)用于退火前后的ZnO薄膜表面與界面特性的定量分析之中。提出并實現(xiàn)了ZnO超晶格緩沖層結(jié)構(gòu)(SL-buffer)的L-MBE法生長，并在其上成功實現(xiàn)了厚度為300nm的ZnO薄膜的2D逐層生長(1ayer-by-Iayer)，獲得了十分平整的ZnO表面。通過對A1203(0001)襯底1-91-延ZnO薄膜的兩種在面(in-plane)取向的分析結(jié)果，提出了基于ZnO六方相結(jié)構(gòu)的應(yīng)變弛豫模型：即ZnO薄膜中的應(yīng)變和弛豫狀態(tài)取決于不同在面取向下的外延層同襯底間的晶格、熱膨脹系數(shù)失配產(chǎn)生的應(yīng)變以及本征點缺陷產(chǎn)生的應(yīng)變這兩種應(yīng)變機制的綜合作用結(jié)果。生長并觀察
4、到了ZnO自組織量子點鏈(QOCs)結(jié)構(gòu)的量子限域現(xiàn)象，并采用飛秒時間分辨測試系統(tǒng)ffRPL)測試NTQDCs的雙指數(shù)衰減特性，衰減常數(shù)分別為t：=38．21ps及t2=138．19ps。L-MBE法生長ZnO薄膜的P型摻雜及分析表征對L-MBE法生長的ZnO及ZnMgO薄膜進行了氮離子注入摻雜和原位氣相摻雜的研究，獲得了具有較高摻雜濃度的P型ZnO薄膜，達到國際先進水平。成功制作了閾值電壓為1．2V的p-ZnMgO／n-ZnOp-n結(jié)原型器件，其反向截至特性優(yōu)于已見同類報導(dǎo)的水平。關(guān)鍵詞：ZnO，激光分子束外延，量子點鏈，超晶格緩沖層，小角度x射線分析，時間分辨光致發(fā)光譜，p型摻雜，p
5、-n結(jié)Ⅱ摘要AbsnactZnOhasattractedmuchattentionduringrecentyears，duetoitsstrongexcitonicluminescencepropertiesevenatveryhightemperature(550K-850K)，whichmakeitallidealmaterialforthefabricationofUVlightingdevicesoperatedatRTandevenhighertemperature，withmuchlowerexcitationthresholdthanthatofGaNandZnSe．Ttl
6、lnow,themainobstacleforthefabricationofZnobasedUeDsandU)sisitsunipolarity,whichmeansthatitisverydifficulttorealizereliableandstablep-typeZnOfilh]lswithhighconcentration．Tosolvethisproblem,onemustfirstlyachievehigh-qualityanOopedZnOfilmswithlowbackgroundelectronconcentration,toeliminatetheserf-com
7、pensationeffectsofintrinsicpointdefects(IPD)．Atthe懿loletime，itisindispensabletogrowZnOfilmswithhighstructuralandluminescentqualities，inordertorealizeZnObasedLEDsandLDswithhighperformance．Alongthisvein，mucheffortwasputO
