【摘 要】
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Ga2O3和In2O3都属于直接带隙的宽带隙透明半导体材料。单斜β-Ga2O3在深紫外波段是透明的,但因带隙宽度(4.9 e V)较大,使其在诸多领域的应用受到了限制。而In2O3的光学带隙一般小于3.7 e V,被广泛应用在众多光电领域。而镓铟氧化物材料的带隙宽度可以在3.7～4.9 e V之间调节,弥补了两者的不足,因此对于镓铟氧化物GaxIn1-x2O3薄膜材料的研究是非常有必要的。本论文采
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Ga2O3和In2O3都属于直接带隙的宽带隙透明半导体材料。单斜β-Ga2O3在深紫外波段是透明的,但因带隙宽度（4.9 e V）较大,使其在诸多领域的应用受到了限制。而In2O3的光学带隙一般小于3.7 e V,被广泛应用在众多光电领域。而镓铟氧化物材料的带隙宽度可以在3.7～4.9 e V之间调节,弥补了两者的不足,因此对于镓铟氧化物(GaxIn1-x)2O3薄膜材料的研究是非常有必要的。本论文采用磁控溅射工艺,制备了(GaxIn1-x)2O3薄膜材料,研究内容展开分为两部分。第一部分:研究了退火温度对薄膜的结构性质、光学性能和带隙宽度的影响。对于制备混相m-(GaxIn1-x)2O3材料,Ga含量随退火温度的升高呈上升趋势。薄膜外层表面在600℃～900℃时颗粒直径相等分布均匀,RMS相对较小,而在1000℃时拥有更大晶粒,其RMS也增大。透过率均在90%以上,呈现出单一吸收边,薄膜厚度均匀。在600℃～800℃时退火温度与带隙宽度无关,当温度≥900℃时带隙随温度的增加而增大并在1000℃时达到最大。对于制备单斜相β-(GaxIn1-x)2O3材料,Ga含量在1000℃时达到峰值后减小。RMS随着温度的升高而增大。温度越高,样品的结晶质量更高。在1100℃的透过率偏低,干涉条纹较弱,表面较粗糙。在600℃～800℃时带隙宽度不变,在900℃时带隙达到最大后减小。第二部分:研究了多组分氧化物(GaxIn1-x)2O3薄膜中元素含量对薄膜的结构性质、光学性能和带隙宽度的影响。对于1000℃退火的(GaxIn1-x)2O3薄膜,随着厚度比Ga/（In+Ga）的增加,Ga含量x呈线性增加。表面由致密均匀的颗粒组成,厚度均匀,RMS均小于5nm。对于Ga含量x为0.11～0.55的薄膜,同时存在立方结构和单斜结构;当Ga含量x大于0.74时,薄膜仅出现单斜结构。透射率全部大于86%,随着Ga含量的增加,吸收边向紫外波长方向移动。带隙值随Ga含量的增加而增大,非线性带隙弯曲参数为b=1.225±0.221 e V。对于900℃退火的(GaxIn1-x)2O3薄膜,薄膜有均匀分布的细小颗粒状的形貌。RMS较小,表面较光滑。当Ga含量x为0.12～0.61时只有立方相衍射峰,当镓含量x为0.83～0.91时只存在单斜相衍射峰。薄膜的透射率均大于88%。随着Ga含量x的增加,吸收边向较短的波长方向移动。带隙值随Ga含量的增加而增大,非线性带隙弯曲参数为b=2.7±0.189eV。
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