衬底类型对于Ga-N共掺杂ZnMgO薄膜性能的影响

摘要

利用直流反应磁控溅射技术分别在玻璃、n-〈111〉Si、氧化硅(SiO2/Si)、石英衬底上制得Ga-N共掺杂ZnMgO薄膜.利用X射线衍射(XRD)、Hall实验、场发射扫描电镜(FE-SEM)和X射线光电子能谱(XPS)对不同衬底上生长的ZnMgO薄膜的性能进行表征.结果表明,Ga-N共掺杂p型ZnMgO薄膜具有高度c轴择优取向的结构特征.生长在玻璃、(111)Si和氧化硅衬底上的ZnMgO薄膜显示p型导电性,而生长在石英衬底上的ZnMgO薄膜显示n型导电性.生长在氧化硅片衬底上的共掺杂ZnMgO薄膜的晶体质量和电学性能最优,载流子浓度为2.28×1017 cm-3,电阻率为27.7 Ω·cm.而且其表面形貌明显不同于生长在其他衬底上的薄膜.Ga2p和N1s的XPS谱表明Ga-N共掺杂ZnMgO薄膜中存在Ga-N键,有利于N的掺入,从而易于实现p型生长.