p型ZnO∶Mn-N薄膜的制备及特性研究

摘要

用射频磁控溅射法在石英玻璃衬底上制备了较高结晶质量的ZnO：Mn薄膜，继而进行N离子注入和退火处理，成功实现了ZnO薄膜的Mn—N两步法共掺杂和P型转变。利用X射线衍射（XRD）、Hall测试、分光光度计、X射线光电子能谱（XPS）等测试手段对其性能进行了分析。结果表明：所测样品均具有单一的c轴择优取向，薄膜在退火后没有检测到其它杂质相的生成；薄膜在650℃经10～30min退火时均可实现P型转变，空穴浓度可达10^16-10^17cm^-3，表明650℃可能为ZnO：Mn—N体系中N离子达到电激活成为有效受主的温度；XPS能谱证明了Mn^2＋、N^3-离子的掺入；在热退火作用下，部分间隙位N离子达到电激活通过扩散进入O空位，形成N-Zn或N-Mn键，是样品转变为P型的依据；P型ZnO：Mn—N薄膜室温下的禁带宽度为3．16eV，相对未掺杂ZnO的禁带宽度3．29eV明显减小。