Al掺杂ZnO薄膜的微结构及电学特性

摘要

用(ZnO)1-x(Al2O3)x(x=w(Al2O3)=0、0.01、0.02、0.05)陶瓷靶材为原料,通过电子束反应蒸发生长了非故意掺杂及Al掺杂的ZnO薄膜.采用X射线衍射、Raman散射及霍尔效应技术研究了薄膜的晶体微结构及电学特性.结果表明,由(ZnO)1-x(Al2O3)x(x≤0.02)的靶材生长得到的Al掺杂ZnO薄膜仍具有高度c-轴取向的纤锌矿晶体结构,但随着薄膜中Al掺入量的增加,其c-轴取向性有所退化;Raman光谱测量表明,Al掺杂ZnO薄膜的本征内应力随着Al掺入量的增加而增大,(ZnO)0.98(Al2O3)0.02薄膜中Al和Zn的原子个数比为6∶94,此时薄膜的内应力已接近饱和;Al掺杂ZnO薄膜的电阻率随着Al掺入量的增加呈现先减小后增大的特征,(ZnO)0.98(Al2O3)0.02薄膜具有最小的电阻率(7.85×10-4Ω.cm),这归因于该类薄膜同时具有高电子浓度(1.32×1021cm-3)和较高的电子迁移率(6.02 cm2/(V.s)).