N掺杂对磁控溅射制备ZnO薄膜光致发光特性影响研究

来源 :长春理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cet1979
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氧化锌(ZnO)是一种具有优异的光学性能的宽带隙半导体材料,它在室温下禁带宽度为3.37eV,激子束缚能高达60meV,具备发射蓝光和近紫外光的优越条件,被认为是最佳的GaN的替代材料。然而,由于本征ZnO具有较高的体载流子浓度,很难制备出优异的p型ZnO薄膜,使得ZnO半导体材料在发光器件方面并没有取得突破性进展。另外,大多数受主杂质固溶度较低,受主能级较深,缺乏合适的受主掺杂元素也是导致难以获得p型ZnO薄膜掺杂的重要因素。  为了获得了优质、廉价的p型 ZnO薄膜,本论文利用射频磁控溅射方法,在 Si衬底上制备N掺杂ZnO薄膜,因为N被认为是获得p型ZnO较为有效的掺杂元素,N原子半径和O原子半径很接近,比较容易占据O空位而形成NO缺陷,然而N留在薄膜当中,使N元素在ZnO中激活,可有效降低载流子浓度。对于所制备的ZnO薄膜采用X射线衍射仪(XRD)、光致发光(PL)、霍尔(Hall)效应等分别研究了N掺杂ZnO薄膜的结构特性、光学特性和电学特性。结果表明,本征ZnO薄膜的禁带宽度3.3eV,通过氮掺杂,ZnO薄膜的光学带隙在3.28eV~3.34eV范围可调;ZnO薄膜是实现p型转化,同时,载流子浓度由1.96831017cm-3降低到了6.02231015cm-3。
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