论文部分内容阅读
氧化锌(ZnO)是一种直接宽带隙半导体材料,其室温下带隙宽度为3.37eV，且激子束缚能高达60meV，在室温甚至更高温度下都可获得高效的紫外激子发光。自从1997年ZnO薄膜在室温光泵紫外受激发射被香港和日本的科学家首次实现以来，ZnO材料研究迅速成为国际光电子领域前沿课题中的研究热点。然而，在ZnO的器件化道路上，仍然面临许多需要解决的困难。我们针对以下几方面的问题开展研究：(1)异质结构是光电器件不可缺少的组成部分。高平整度的ZnO外延薄膜是实现界面陡峭异质结构的前提。但由于低温掺杂的限制，低温生长的平整度难以达到量子阱等异质结构的要求，非常有必要进行低温高质量的ZnO薄膜的生长的探索。(2)可重复、高质量、低电阻的p型ZnO薄膜是实现光电子器件应用的必要前提。但是到目前为止，虽然有不少关于p型ZnO的报道，但p型ZnO薄膜的低迁移率和低空穴浓度一直是阻碍ZnO在光电子学领域继续发展的主要瓶颈，需要尝试新的掺杂方式提高p型ZnO的电学性质。本论文针对以上问题进行研究，取得的主要结果如下：(1)利用P-MBE设备，通过改变Zn/O比例，控制Zn源流量，改变生长模式，控制生长速度，在低温下实现高质量外延薄膜的生长，得到原子级平整的ZnO薄膜。(2)利用P-MBE设备,通过射频等离子体源激活NO气体使其成为活化的掺杂N源和生长O源，获得了N掺杂的p型ZnO薄膜。通过在生长过程中间歇性补氧，获得了较为稳定的p型电导。(3)通过等离子体溅射出B原子实现B-N共掺，提高N受主在ZnO中的掺入量，提高了N掺杂p型ZnO的重复率。Hall测试结果显示空穴载流子浓度达到8.6×1018cm-3，霍尔迁移率为2.13cm2/Vs。在长达两年的放置期间一直表现稳定的p型电导。