粉末溅射制备N-In共掺p型ZnO薄膜

摘要

在石英玻璃衬底上以ZnO∶In2O3粉末为靶材,采用射频磁控溅射法制备出具有良好c轴择优取向的ZnO∶In薄膜,继而对样品进行二次N离子注入掺杂,成功实现N-In共掺p型ZnO薄膜。借助XRD、Hall测试、XPS和透射谱测试手段研究分析了共掺ZnO薄膜的晶体结构、电学和光学性质。结果表明制备的薄膜具有较高的结晶质量和较好的电学性能,其空穴浓度、迁移率和电阻率分别达到4.04×1018cm-3、1.35cm2V-1s-1和1.15Ωcm。X光电子能谱(XPS)分析显示在p型ZnO薄膜里存在N-In键和N-Zn键,表明In掺杂可以促进N在ZnO薄膜的固溶,有利于N元素在ZnO薄膜内形成受主能级。另外,制备的ZnO薄膜在可见光范围内有很高的透射率,最高可达90%。其常温下的禁带宽度为3.2eV,相对本征ZnO的禁带宽度略有减小。