β-Ga2O3薄膜及其復(fù)合薄膜的激光分子束外延法制備及性能研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會的進(jìn)步,氧化鎵作為直接帶隙寬禁帶半導(dǎo)體材料(其禁帶寬度約4.9 eV)可制備出優(yōu)良的深紫外透明導(dǎo)電薄膜,它在高溫氧氣傳感器、紫外探測器、光電器件的透明電極等方面有著越來越廣泛的應(yīng)用.自從進(jìn)入21世紀(jì)以來,各種新型透明導(dǎo)電氧化物薄膜在平板顯示器、太陽能透明電極、建筑等領(lǐng)域迅速發(fā)展起來,使氧化鎵薄膜成為中、美、德、日等國家的研究熱點(diǎn)之一.
　　本論文首先采用激光分子束外延法(無退火)制備了質(zhì)量較高的氧化鎵深紫外

2、透明薄膜,通過研究得到,不同的氧氛壓對氧化鎵薄膜的表面形貌、結(jié)晶質(zhì)量以及光學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生的影響.利用原子力顯微鏡、X射線衍射儀、紫外-可見分光光度計、氙燈穩(wěn)態(tài)熒光光譜儀、激光拉曼光譜儀等對氧化鎵薄膜的表面形貌、結(jié)晶質(zhì)量、光學(xué)性能及結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行了測試和分析.結(jié)果表明,在生長過程中控制真空室中的氧氛壓為10-2 Pa時,外延得到的薄膜的表面形貌和X射線衍射譜最佳;β-Ga2O3薄膜具有藍(lán)光發(fā)光特性和深紫外高透射特性;β-Ga2O3薄膜中以Ga1

3、O4伸縮和彎曲振動模為主,Ga—O鏈轉(zhuǎn)動模次之.基于以上特性,β-Ga2O3薄膜可用于具有氧敏特性的透明電極、太陽能電池板、發(fā)光器件等微納電子器件.
　　此外,根據(jù)氧化鋅材料的優(yōu)良性質(zhì),本論文還通過激光分子束外延法制備了β-Ga2O3/ZnO復(fù)合薄膜,研究了制備過程中不同襯底溫度對其表面形貌、結(jié)晶質(zhì)量、光學(xué)透過率及禁帶寬度等性質(zhì)的影響,并通過與β-Ga2O3薄膜的性質(zhì)對比,展現(xiàn)了β-Ga2O3/ZnO復(fù)合薄膜性質(zhì)的不同.利用原子力

4、顯微鏡、X射線衍射儀、紫外-可見分光光度計、氙燈穩(wěn)態(tài)熒光光譜儀等進(jìn)行測量和分析.結(jié)果表明在制備過程中控制襯底溫度為750℃時,薄膜表面形貌和X射線衍射譜最佳;β-Ga2O3/ZnO復(fù)合薄膜具有明顯的藍(lán)光發(fā)光特性并且具有隨襯底溫度的增加紫外透射性能趨于變好、禁帶寬度上升的性質(zhì).
　　最后,本論文采用同樣的制備方法制備了含有ZnO納米夾層的β-Ga2O3復(fù)合薄膜并研究了薄膜的光電特性。通過研究其X射線衍射譜、橫截面SEM圖、紫外透射譜