Cu摻雜ZnO薄膜結(jié)構(gòu)及性能的研究

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1、吉耆丈曇碩士學(xué)位論文Cu摻雜ZnO薄膜結(jié)構(gòu)及性能的研究郝嘉偉二0—四年五月分類號(hào)密級(jí)公開UDC單位代碼吉耆丈曇碩士學(xué)位論文Cu摻雜ZnO薄膜結(jié)構(gòu)及性能的研究StudyoftheStinctureandPropertyoftheCu-dopedZnOFilms研究生姓名指導(dǎo)教師副指導(dǎo)教師郝嘉偉趙鶴平學(xué)科專業(yè)研究方向凝聚態(tài)物理新型薄膜材料制備與應(yīng)用提交論文日期年月曰文答辯日期年月曰答辯委員會(huì)主席論文評(píng)閱人二0—四年五月獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論

2、文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得吉首大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對(duì)木研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。研究生簽名：吋間：年月日關(guān)于論文使用授權(quán)的說明本人完全了解吉首大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，BP：學(xué)校有權(quán)保留送交論文的復(fù)印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱，可以采用影卬、縮卬或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。同意吉首大學(xué)可以用不同方式在不同媒體上發(fā)表、傳播學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容。（保密的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此協(xié)議）研究生簽名:時(shí)間：年月H導(dǎo)師簽名:

3、時(shí)間：年月口摘要iABSTRACTii第1章緒論11.1引言11.2ZnO薄膜的結(jié)構(gòu)與基本特性11.2.1ZnO的晶體結(jié)構(gòu)11.2.2ZnO的基本性質(zhì)21.3摻雜ZnO薄膜的研究31.3.1ZnO的n型摻雜41.3.2ZnO的p型摻雜51.3.3ZnO的磁性摻雜91.4ZnO薄膜的應(yīng)用111.5選題依據(jù)及研究?jī)?nèi)容131.5.1選題背景131.5.2主要研究?jī)?nèi)容13第2章ZnO薄膜的制備方法及表征手段152」薄膜的制備方法152.1.1磁控濺射法152.1.2金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法172.1.3溶膠一凝膠法172.1.4脈沖激光沉積法172.1

4、.5分子束外延法182.2表征設(shè)備182.2.1X射線衍射儀182.2.2紫外一可見分光光度計(jì)192.2.3掃描電子顯微鏡192.2.4霍爾測(cè)試儀202.2.5超導(dǎo)量子干涉儀21第3章Cu摻雜ZnO薄膜結(jié)構(gòu)及光電性能研究233.1實(shí)驗(yàn)方法233.2結(jié)果與討論23第I頁3.2.1結(jié)構(gòu)分析233.2.2光學(xué)特性分析263.2.3電學(xué)特性分析273.3結(jié)論29第4章緩沖層和不同氣氛下退火對(duì)Cu摻雜ZnO薄膜磁性的影響304.1實(shí)驗(yàn)304.2結(jié)果與分析314.2.1結(jié)構(gòu)分析314.2.2電學(xué)特性分析344.2.3磁性分析354.3結(jié)論36結(jié)束語37致

5、謝39參考文獻(xiàn)40作者在學(xué)期間取得的學(xué)術(shù)成果46第II頁表目錄表1.1本征ZnO晶體的物理參數(shù)(300K)3表3」Ar:O2=6:l時(shí)不同Cu濺射功率下ZCO薄膜的XRD參數(shù)25表3.2Ar:O2=2:l時(shí)不同Cu濺射功率下ZCO薄膜的XRD參數(shù)26表3.3不同氮氧比薄膜的電學(xué)性能28表4.1五組樣品的制備參數(shù)31表4.2樣品的XRD參數(shù)32表4.3樣品中Cu與A1的含量32表4.4樣品的霍爾測(cè)試結(jié)果34表4.5樣品的單位原子磁矩與矯頑力35圖目錄圖1.1ZnO的三種晶體結(jié)構(gòu)示意圖2圖1.2ZnO的纖鋅礦結(jié)構(gòu)示意圖2圖1.3富鋅和富氧條件下Z

6、nO中兒種缺陷的形成能隨費(fèi)米能級(jí)的變化4圖1.4ZnO中本征缺陷以及雜質(zhì)能級(jí)5圖1.5磁性半導(dǎo)體、稀磁半導(dǎo)體、非磁性半導(dǎo)體9圖1.6BMP模型示意圖10圖2.1濺射的基木原理圖15圖2.2磁控濺射原理圖16圖2.3JGP-450A型磁控濺射系統(tǒng)17圖2.4晶體對(duì)X射線的衍射示意圖18圖2.5雙路分光光度計(jì)原理圖19圖2.6掃描電子顯微鏡的結(jié)構(gòu)及原理圖20圖2.7Hall效應(yīng)示意圖21圖2.8超導(dǎo)量子干涉儀構(gòu)造簡(jiǎn)圖22圖3」Ar:O2=6:l時(shí)不同Cu摻雜濃度的XRD圖譜及局部放大圖24圖3.2Ar:O2=2:l時(shí)不同Cu摻雜濃度的XRD圖譜2

7、5圖3.3Ar:O2=6:l時(shí)不同Cu摻雜濃度的薄膜透射圖26圖3.4Ar:O2=2:l時(shí)不同Cu摻雜濃度的薄膜透射圖27圖3.5薄膜電阻率隨Cu濺射功率變化圖28圖4」樣品的XRD譜及(002)峰的局部放大圖32圖4.2樣品的掃描電鏡圖34圖4.3室溫下樣品的磁滯回線35第II頁摘要ZnO是繼GaN之后的新型半導(dǎo)體材料，具有3.37eV的禁帶寬度以及高達(dá)60meV的激子束縛能，其自身性質(zhì)決定了它在光電、聲電、壓電領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。近年來，隨著巨磁阻效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，稀磁半導(dǎo)體(DilutedMagneticSemiconductors-DMSs)材

8、料開始得到人們的重視，2000年，Dietl等人從理論上預(yù)言ZnO有可能成為居里溫度高于室溫的稀磁半導(dǎo)體材料，由此掀起對(duì)ZnO基稀磁半導(dǎo)體的研究熱潮。木文通過直流一