电子束蒸发制备纳米氧化锌掺铝薄膜及其光电性质研究

摘要

氧化锌(ZnO)是一种具有六方结构的Ⅱ-Ⅵ族宽带隙半导体材料,室温下带隙宽度高达3.3 eV.由于氧化锌具有较高的激子束缚能(60meV),保证了其在室温下较强的激子发光,因而被认为是制作紫外半导体激光器的合适材料.自1997年首次发现ZnO室温紫外受激发射以来,ZnO研究已成为继GaN之后紫外发射材料研究的又一研究热点.而近年来ZnO薄膜作为ITO薄膜的替代材料,成为透明导电薄膜的新宠,正引起人们日益广泛的关注.该文介绍了采用电子束蒸发方法在Si衬底和石英衬底上制备出了具有C轴择优取向的氧化锌掺铝(ZnO:Al)薄膜材料,并通过后退火的方法进一步改善了薄膜的质量.采用X射线衍射谱、光致发光谱、低温光致发光谱等测量手段对样品的结构和光学特性进行了表征.通过Van der Pauw测试方法,对ZnO:Al薄膜的电学性质进行了分析.实验结果表明利用电子束蒸发方法制备的ZnO:Al薄膜材料,在经过氮气气氛下退火处理后,能够表现出较好的发光和结构特性.并且发现低温退火有利于Al<'3+>离子扩散进入ZnO中的Zn<'2+>离子格位,而高温退火反而会降低掺杂比.电学测量还表明,500℃为最优化退火温度.这为进一步研究ZnO:Al薄膜的特性奠定了一定的基础.

目录

文摘

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第一章前言

1.1概述

1.2 ZnO材料的基本特性

1.3 ZnO的研究进展

1.4 ZnO：A1纳米薄膜材料的研究概况

第二章电子束蒸发设备和表征方法简介

2.1电子束蒸发设备简介及原理

2.2热退火装置的结构

2.3 X射线衍射原理

2.4微区光致发光光谱仪的结构及原理

2.5 Van der Pauw法测试原理及试验装置

第三章电子束蒸发制备的ZnO：Al纳米薄膜的结构及光学性质研究

3.1 ZnO：Al纳米薄膜的制备过程

3.2 ZnO：Al纳米薄膜的结构特征

3.3 ZnO：Al纳米薄膜的光学特性

3.3.1室温光致发光分析

3.3.2低温光致发光分析

第四章电子束蒸发制备的ZnO：Al纳米薄膜的电学性质研究

4.1 ZnO：Al纳米薄膜的电导率、霍尔迁移率和载流子浓度分析

4.2退火对ZnO：Al纳米薄膜电学性质的影响

第五章结论

参考文献

硕士期间发表的论文

致谢