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半導(dǎo)體材料氧化鋅的制備與性能
發(fā)布時(shí)間：2020-04-25
氧化鋅是典型的第三代半導(dǎo)體材料，兼具3.37eV的禁帶寬度和60meV的激子束縛能，屬于II-VI族半導(dǎo)體。由于氧化鋅具備獨(dú)特的壓電、電學(xué)、光學(xué)記憶性能，所以氧化鋅在傳感器、導(dǎo)電記憶元件、激光系統(tǒng)等中具有廣闊的應(yīng)用范圍。目前，有效提高氧化鋅薄膜光電性能的方法就是鋰摻雜。
借助磁控濺射法制備鋰摻雜的氧化鋅薄膜，并對(duì)其光學(xué)性能、電學(xué)性能進(jìn)行研究。所制備出的鋰摻雜氧化鋅薄膜均呈現(xiàn)六角纖鋅礦結(jié)構(gòu)，并有著良好的c軸取向。在可見(jiàn)光波段中，鋰摻雜氧化鋅薄膜具有良好的透光率，而紫外吸收邊陡峭。光致發(fā)光譜結(jié)果表明：鋰摻雜氧化鋅在390nm、408nm、434nm、465nm處出現(xiàn)受激發(fā)射。鋰摻雜氧化鋅薄膜之所以被稱為n型半導(dǎo)體，是因?yàn)殇囘M(jìn)入晶格后，會(huì)形成Lizn-Lii復(fù)合施主。
其次，研究發(fā)現(xiàn)提高生長(zhǎng)溫度及退火溫度，對(duì)于提高薄膜的結(jié)晶性有著積極性影響。由于高溫條件下的Lizn-Lii復(fù)合施主會(huì)轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)izn受主，所以鋰摻雜氧化鋅薄膜的載流子濃度會(huì)隨著生長(zhǎng)溫度或退火溫度的上升而減小。而高溫還會(huì)對(duì)原子之間的軌道雜化和缺陷性能造成影響。因此，光致發(fā)光強(qiáng)度會(huì)隨著生長(zhǎng)溫度和退火溫度的升高而減小。
研究還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氬氧比為10:1時(shí)，鋰摻雜氧化鋅薄膜的結(jié)晶性達(dá)到較好狀態(tài)。此外，鋰摻雜氧化鋅薄膜的禁帶寬度和氧氣的含量成反比。同時(shí)，當(dāng)氬氧比為10:1時(shí)，鋰摻雜氧化鋅薄膜的載流子濃度較小。說(shuō)明可以較大限度形成受主能級(jí)并減少施主能級(jí)的生長(zhǎng)氛圍是當(dāng)氬氧比為10:1時(shí)
