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《n-al共摻zno薄膜的p型傳導(dǎo)特性》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、第26卷第4期半導(dǎo)體學(xué)報(bào)Vol.26No.42005年4月CHINESEJOURNALOFSEMICONDUCTORSApr.,20053N2Al共摻ZnO薄膜的p型傳導(dǎo)特性呂建國(guó)葉志鎮(zhèn)諸葛飛曾昱嘉趙炳輝朱麗萍(浙江大學(xué)硅材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,杭州310027)摘要:利用直流反應(yīng)磁控濺射技術(shù)制得N2Al共摻的p型ZnO薄膜,N2O為生長(zhǎng)氣氛.利用X射線衍射(XRD),Hall實(shí)驗(yàn),X射線光電子能譜(XPS)和光學(xué)透射譜對(duì)共摻ZnO薄膜的性能進(jìn)行研究.結(jié)果表明,薄膜中Al的存在顯著提高了N的摻雜量,N以N2Al鍵的形式存在.N
2、2Al共摻ZnO薄膜具有優(yōu)良的p型傳導(dǎo)特性.當(dāng)Al含量為17-30115wt%時(shí),共摻ZnO薄膜的電學(xué)性能取得最優(yōu)值,載流子濃度為2152×10cm,電阻率為5713Ω·cm,Hall遷2移率為0143cm/(V·s).N2Al共摻p型ZnO薄膜具有高度c軸取向,在可見(jiàn)光區(qū)域透射率高達(dá)90%.關(guān)鍵詞:N2Al共摻ZnO薄膜;p型傳導(dǎo);N2O生長(zhǎng)氣氛;直流反應(yīng)磁控濺射PACC:6855;7865;8115C+中圖分類號(hào):TN304121文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):025324177(2005)0420730205中,N2Al共摻
3、可能是一種更好的實(shí)現(xiàn)p型ZnO的[11]1引言途徑.我們利用NH3為N源已經(jīng)在N2Al共摻p[12]型ZnO薄膜的研究方面取得了較好的結(jié)果:載16-3ZnO是一種新型的Ⅱ2Ⅵ族寬禁帶化合物半導(dǎo)流子濃度為117×10cm,電阻率為278Ω·cm,2體材料,禁帶寬度為3137eV.相對(duì)于GaN,ZnSe等Hall遷移率為1132cm/(V·s).寬禁帶半導(dǎo)體材料,ZnO具有更高的激子束縛能,本文報(bào)道了利用直流反應(yīng)磁控濺射技術(shù),在-1室溫下為60meV,激子增益也可達(dá)到320cm,是N2O的生長(zhǎng)氣氛下制備出N2Al共摻的ZnO薄
4、膜,[1,2]一種理想的短波長(zhǎng)發(fā)光器件材料,在LEDs,LDs具有優(yōu)良的p型傳導(dǎo)特性.相對(duì)于NH3氣氛下生長(zhǎng)等領(lǐng)域有著很大的應(yīng)用潛力.摻Al,Ga,In形成的的N2Al共摻薄膜,本文報(bào)道的N2Al共摻p型ZnO[3～5]n2ZnO具有優(yōu)異的性能,而ZnO的p型摻雜卻薄膜具有更好的性能.十分困難,這主要是因?yàn)槭苤鞯墓倘芏容^低,而且ZnO中的諸多本征施主缺陷會(huì)產(chǎn)生高度的自補(bǔ)償2實(shí)驗(yàn)[6]效應(yīng).在可能的p型摻雜元素中,N是最好的受[6]主,在ZnO中能夠產(chǎn)生淺受主能級(jí).研究還表明:ZnO薄膜由直流反應(yīng)磁控濺射技術(shù)制得.反應(yīng)-3將
5、受主N和活性施主(如Al,Ga,In)共同摻入ZnO室真空度抽至10Pa后,通入高純N2O(99199%)薄膜中可以提高N在ZnO中的溶解度,得到更淺作為生長(zhǎng)氣氛,壓強(qiáng)約為5Pa.N2O既作為N源,又[7]的N受主能級(jí).目前,在利用共摻技術(shù)實(shí)現(xiàn)p型作為O源.以摻有Al的Zn片為靶材,Al和Zn的ZnO的實(shí)驗(yàn)研究方面已取得了一些進(jìn)展,如N2Ga純度均為99199%,靶材中Al的含量分別為0,[8][9][10]共摻,N2Be共摻,N2In共摻等.相對(duì)于Ga,0105,0115,0135和1150wt%.Al含量為0時(shí)得到In
6、等摻雜劑,Al具有價(jià)格低廉、綠色環(huán)保等諸多優(yōu)的為N摻雜ZnO薄膜,Al含量不為0時(shí)得到的為勢(shì).而且,最近的理論分析顯示在各種共摻的方法N2Al共摻ZnO薄膜.以玻璃和(100)Si片為襯底,3國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(批準(zhǔn)號(hào):90201038)呂建國(guó)男,1978年出生,博士研究生,從事ZnO半導(dǎo)體材料與器件的研究.葉志鎮(zhèn)男,1955年出生,教授,博士生導(dǎo)師,從事半導(dǎo)體材料與器件的研究.諸葛飛男,1975年出生,博士研究生,從事ZnO半導(dǎo)體材料與器件的研究.2004205222收到,2004210217定稿Z2005中國(guó)電子
7、學(xué)會(huì)第4期呂建國(guó)等:N2Al共摻ZnO薄膜的p型傳導(dǎo)特性731襯底溫度控制在500℃,ZnO薄膜在54W(180V×為1150wt%時(shí),2θ值為34110°.ZnO粉末樣品013A)的濺射功率下生長(zhǎng)30min.(002)晶面的2θ值為34143°(ASTM,3621451).對(duì)ZnO薄膜的電學(xué)性能由HL5500PC霍爾測(cè)試于摻雜ZnO薄膜而言,(002)衍射峰峰位的偏移主儀測(cè)定,并利用光電子能譜儀(XPS,Omicron要是由雜質(zhì)的摻入引起的,2θ值減小,意味著薄膜EAC20002125半球型能量分析器)對(duì)其成分進(jìn)行分的晶
8、面間距增大,這也可以說(shuō)明N,Al已經(jīng)摻入了析(MgKα,125316eV),薄膜的結(jié)構(gòu)特性由X射線ZnO中,從而引起了薄膜晶面間距的增大,且隨著衍射儀(XRD,BedeD1系統(tǒng))測(cè)量得到(CuKα,λ=Al含量的增加,摻入量不斷增加.011542nm),利用CARY100分光光度計(jì)測(cè)試薄膜3.2電學(xué)特性
