n型ZnO欧姆接触及肖特基接触电极的研究

摘要

ZnO材料是一种直接禁带、宽带隙半导体材料，室温下的禁带宽度和激子束缚能分别是3.37eV、60meV。为此ZnO是一种很适合于制备各种光电器件的半导体材料，可用于制备:发光二极管(LEDs)、激光器(LDs)、紫外探测器、场效应晶体管(FET)等。器件性能的实现是以与ZnO接触的金属电极导入或导出电流所实现的，为此，制备性能优良的ZnO基体金属电极对于ZnO材料的广泛应用有着重要的意义。
　　本文首先采用PLD(Pulsedlaserdeposition)方法制备的n型Al掺杂ZnO薄膜，探索了ZnO薄膜的欧姆接触电极制备及电极性能优化。主要工作包括以下内容:
　　1.以CTLM（Circulartransmissionlinemodel）模型为基础，采用光刻法制备了Al掺杂ZnO薄膜的全新结构金属电极层Ti/Ni/Ti/Au，对制得的电极样品在200～700℃范围内退火处理，以优化金属电极。最终在500℃退火处理下获得最小的接触电阻率6.69×10-5Ωcm2，同时发现了Ti/Ni/Ti/Au金属电极在高于500℃环境下肖特基接触转变的趋势。
　　2.根据对Ti/Ni/Ti/Au电极层进行SIMS的分析结果，将金属电极层优化成全新结构的Al/Ni/Al/Au金属电极层，最终在400℃退火处理下获得最小的接触电阻率8.47×10-5Ωcm2，在200～800℃范围内退火，该电极没有发生肖特基转变。相对于Ti/Ni/Ti/Au电极，Al/Ni/Al/Au电极对于Al掺杂ZnO薄膜来说在高温下更具优势。
　　同时，根据Ti/Ni/Ti/Au欧姆接触电极在高温下出现的肖特基接触转变，本文还研究了MOCVD(Metalorganicchemicalvapordeposition)法制备的n型非掺杂ZnO薄膜的肖特基接触。实验对制得的ZnO薄膜进行H2O2处理，经工艺优化之后，成功获得肖特基性能良好的Ni/Au金属电极。

目录

声明

摘要

第一章 前沿

第二章 文献综述

2．1 ZnO的基本性质

2．2 ZnO能带结构

2．3 ZnO的电学性能

2．4 ZnO的缺陷

2．4．1 ZnO材料的本征缺陷

2．4．2 ZnO材料的非故意掺杂

2．5 ZnO的结构形态

2．5．1 ZnO薄膜

2．5．2 ZnO体单晶

2．5．3 ZnO纳米结构

2．6 ZnO的应用

2．7 ZnO的电极

2．7．1 ZnO肖特基接触

2．7．2 ZnO欧姆接触

2．8 立题依据

第三章 实验原理、实验设备、生长工艺及性能表征

3．1 脉冲激光沉积

3．1．1 实验设备

3．1．2 生长原理

3．1．3 实验原料以及生长工艺

3．2 MOCVD

3．2．1 MOCVD原理

3．2．2 实验设备

3．2．3 实验原料以及生长工艺

3．3 衬底以及清洗方法

3．4 性能测试

第四章 Al掺杂ZnO低接触电阻电极制备

4．1 金属及半导体接触类型

4．2 光刻法制备电极工艺

4．3 欧姆接触电阻率测量的原理及方法

4．3．1 Ti／Ni／Ti／Au与n型Al掺杂ZnO的欧姆接触研究

4．3．2 Al／Ni／Al／Au与n型Al掺杂ZnO的欧姆接触研究

4．4 本章小结

第五章 非掺杂ZnO薄膜肖特基电极及DLTS测量

5．1 掩模法制备电极工艺

5．2 Ni／Au肖特基接触电极制备

5．2．1 实验过程与参数

5．2．2 实验结果与讨论

5．3 DLTS测量

5．3．1 DLTS原理

5．3．2 样品的制备

5．4 本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢

个人简历

攻读学位期间发表的学术论文与取得的其它研究成果