共掺杂p型ZnO和富氮Zr-N薄膜的制备、性能及表征

来源 :吉林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jiaosai
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
本论文包括两大部分内容:第一部分针对氧化锌(ZnO)研究中存在的“p型ZnO的制备和性能”关键问题开展研究工作。目前,p型ZnO的制备仍然存在着高电阻率,低迁移率、低载流子浓度、性能不稳定等问题,本部分论文利用共掺杂提高受主杂质在ZnO中的固溶度和降低受主杂质离化能的方法制备p型ZnO。采用磁控溅射技术,以高纯的N2和O2为溅射气体,ZnO:BN(1at%)为靶材,在石英衬底上生长出B-N共掺ZnO薄膜。对其进行后热处理发现,随温度升高,薄膜的导电性从n型变成p型,最后又转变成弱p型,在中间退火温度650°C时,表现最好的p型导电性质,电阻率、载流子浓度、迁移率分别为2.3Ωcm,1.2×1017,11 cm2/Vs,与相同实验条件下制备的电阻率、载流子浓度、迁移率分别为50Ωcm,3.6×1016,4.4 cm2/Vs的N掺杂p型ZnO相比,p型导电性能得到提高。采用磁控溅射技术,讨论了在Ar和O2溅射气氛下,氧流量比对B-N共掺ZnO薄膜电学性质的影响,测量结果表明,当氧流量比为70%时,在石英衬底上制备的B-N共掺杂ZnO薄膜具有最好的p型导电性质;研究了退火气氛对Ar/O2溅射气氛下制备的B-N共掺ZnO薄膜性能的影响。研究结果发现,样品无论在真空还是氧气气氛下退火后都表现p型导电,但在真空气氛下退火后的p型导电性质要比在氧气气氛下退火后的p型导电性质好很多。真空气氛下退火样品的p型导电主要来自于No受主的贡献,而在氧气气氛下退火样品的p型导电主要来自于锌空位(VZn)受主的贡献。采用磁控溅射技术,利用高纯的Ar和N2混合气体溅射ZnO:P2O5 (2wt%)靶,在石英衬底上生长出P-N共掺ZnO薄膜;经800℃真空退火,在富锌条件下,获得电阻率,载流子浓度和迁移率分别为3.98Ωcm,2.18×1018cm-3,1.35 cm2/Vs的P-N共掺的p型ZnO薄膜,与相同实验条件下制备的P单掺和N单掺的p型ZnO薄膜相比,p型导电性能得到提高。通过实验结果分析,我们推断在P-N共掺p型ZnO价带边上形成一个由中性钝化(PZn-3No)复合体形成的完全被占据的杂质带,导致带隙宽度变小,该复合体和额外的作为No受主的N原子能够形成一种稳定结构的PZn-4No复合体,p型导电主要来自于这个PZn-4No复合体受主的贡献。验证了理论计算的正确性。第二部分针对Th3P4和尖晶石结构金属氮化物新型超硬材料的制备和性能开展研究工作。富氮的Zr-N化合物在常温常压下通常都是热力学亚稳相,并且合成困难,但对其研究无论是在理论上还是实验上都有重要意义。理论计算表明Th3P4结构的Zr3N4(c-Zr3N4)薄膜是一种新型超硬半导体材料,在机械、电子、光学等领域具有重要的应用,研究出制备c-Zr3N4薄膜的新的方法和技术是必要的。本部分论文利用磁控溅射技术在常压下制备富氮的Zr-N薄膜。采用磁控溅射技术,利用高纯的Ar和N2为溅射气体,金属Zr为溅射靶材,衬底温度为500℃,在Si衬底上制备了由岩盐结构的ZrN(γ-ZrN)相和c-Zr3N4相组成的富氮的Zr-N薄膜;研究了N2/(N2+Ar)流量比(RN2)对Zr-N薄膜的结构、性能的影响。研究结果表明,随着RN2的增加,γ-ZrN相的相对含量不断减少,c-Zr3N4相的相对含量不断增加,Zr-N薄膜经历从γ-ZrN相到c-Zr3N4相的转变,经历着从导体向半导体的转变。在纯氮气的溅射下,衬底温度为100℃,在玻璃衬底上,氮气气氛下400℃原位退火后制备了具有单一相c-Zr3N4的薄膜。首次在实验上证明c-Zr3N4是一种p型半导体,禁带宽度为2.8 eV。在常温常压下c-Zr3N4薄膜的合成主要是薄膜生长的非平衡过程和晶格失配及热失配所产生的张应力共同作用的结果。
其他文献
随着互联网快速发展,网络信息系统技术日新月异,越来越多的人从网络上获取信息、存储信息,而针对用户权限的维护与管理也越发复杂。Shiro作为一款功能强大、设计精妙的安全框
美国食品及药物管理局(FDA)新推行的过程分析技术(PAT),目标是提高生产效率和产品质量,同时营造一个良好的监管环境。PAT制订了一整套的设计、分析和控制规则,通过测评原材料和
<正> 国内外目前治疗骨科创伤采用的非永久性植入器件,如髓内针、接骨螺钉、接骨板等,基本上是由不锈钢材料制成。由于人体内存有盐分,不锈钢长期植入体内,可能产生锈蚀。因
质子泵抑制剂(PPI))是目前临床上常用的处方药之一,此类药物较多,常见的有奥美拉唑、兰索拉唑、泮托拉唑、雷贝拉唑、埃索拉唑等,长期使用PPI会导致多种严重的不良反应发生,
[摘 要 ]近些年来我国冶金行业等重工业行业发展较为缓慢,然而通过自动化控制技术与相关手段实现对冶金生产的控制也成为了一个重要地发展方向与发展形势,只有通过冶金电气自动化控制技术的创新与突破,充分发挥出电气自动化控制技术在冶金生产中的作用,才能更好的挖掘出冶金行业的未来发展潜力,提高冶金生产效率。本文就着重针对冶金电气自动化控制技术的应用与发展进行讨论分析,明确冶金电气自动化控制技术的应用方向与
本文在智能船型管线机器人满足自主运行、避障及数据采集的前提下,基于springboot软件框架设计与开发了一套适用于此机器人进行控制、管理及监控的软件系统。该软件不仅提供
回 回 产卜爹仇贱回——回 日E回。”。回祖 一回“。回干 肉果幻中 N_。NH lP7-ewwe--一”$ MN。W;- __._——————》 砧叫]们羽 制作:陈恬’#陈川个美食 Back to yield
随着科技和新媒体的快速发展,人类的视觉审美正发生着显著的变化,尤其是对好奇、刺激、审美的视觉追求,也就是所说的&#39;视觉泛滥&#39;。&#39;视觉泛滥&#39;直接导致艺术摄
插图作为一种视觉传达手段,在我们的生活扮演者举足轻重的角色。现在,人们只要有一定的描绘能力和审美能力,谁都有可能成为一名插画师。本文从插画设计的本质﹑设计的一般顺序
根系分泌物在植物-土壤-微生物互作中充当信号物质,其对植物根际过程影响重大。糖和氨基酸是根系分泌物中两类最主要的物质,目前有关这两类分泌物的研究颇多,但在间作系统中