ZnO-ZnS薄膜及其異質(zhì)結(jié)紫外光電特性的研究.pdf

1、ZnO作為GaN后的第三代半導(dǎo)體材料，由于其寬帶隙、成本低、易于制備，使其在光電子應(yīng)用非常廣泛，例如 LED，激光二極管，紫外光探測器。盡管在紫外探測方面取得了一些列研究成果，但由于其本身的缺陷導(dǎo)致的慢光電響應(yīng)仍是一個難題。但ZnO天然為n型半導(dǎo)體材料，為了實現(xiàn)ZnO在光電領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，必須實現(xiàn)ZnO電導(dǎo)特性的控制和基于ZnO的能帶工程，以滿足制備高質(zhì)量異質(zhì)結(jié)、超晶格的要求。這就涉及到ZnO的摻雜改性，以形成n型和p型半導(dǎo)體或?qū)崿F(xiàn)基

2、于ZnO合金材料的能帶調(diào)節(jié)。
　　為了更好的利用 ZnO，包括 Mg及一些過渡元素的摻雜已被人們廣泛研究。但對于陰離子的摻雜卻很少研究，尤其是Ⅶ族元素。S摻雜ZnO薄膜也許會有其他一些光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)，因為S具有較大的電負(fù)性以及S和O原子半徑相差比較大。ZnS也為纖鋅礦結(jié)構(gòu)，晶格常數(shù)與ZnO相差不大，并且其能帶結(jié)構(gòu)與ZnO能帶結(jié)構(gòu)符合異質(zhì)結(jié)要求，所以，通過摻雜和形成異質(zhì)結(jié)來改善ZnO的紫外光電性能是一個很有意義的工作。
　　本

3、文具體研究工作如下：
　　(1)概述了ZnO的研究進(jìn)展、基本性質(zhì)、能帶結(jié)構(gòu)、形態(tài)及缺陷等。
　　(2)運用Material Studio5.5下的castep計算模塊，對本征ZnO，S摻雜ZnO體系的能帶結(jié)構(gòu)、態(tài)密度、摻雜雜質(zhì)的形成能和濃度進(jìn)行了計算和分析。結(jié)果表明S更傾向于替位O摻雜，且隨S摻雜濃度薄膜帶隙可調(diào)。S摻雜會在導(dǎo)帶底引入潛能級，使摻雜薄膜載流子濃度提高。
　　(3)運用磁控濺射法制備了不同S摻雜量的ZnO

4、薄膜，對表征結(jié)果進(jìn)行簡要分析后，著重研究了薄膜的紫外光電導(dǎo)性能，在紫外光功率為3500μw/cm2的光作用下，其靈敏度約為4，響應(yīng)時間小于3s。結(jié)果表明在一定量 S摻雜濃度下，摻雜薄膜具有良好的光電導(dǎo)性能，透過率在可見光范圍高于80％，有強(qiáng)烈的吸收邊，載流子濃度比沒摻雜的高出三個數(shù)量級左右。
　　(4)查閱文獻(xiàn)，論證了ZnO/ZnS異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，并用磁控濺射設(shè)備制備了該結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明該結(jié)構(gòu)擁有良好的開光特性，但開啟電壓較小，為2V左