濺射法在Si片上研制ZnO薄膜及其光電器件.pdf

1、中山大學(xué)碩士學(xué)位論文濺射法在Si片上研制ZnO薄膜及其光電器件姓名：朱慧群申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：光學(xué)工程指導(dǎo)教師：王鋼20080530中英文摘要減小。此外，合適的同質(zhì)緩沖層也能有效減少Z110與Si之間的晶格失配和熱膨脹系數(shù)不同引起的晶格畸變。我們在Si上200℃濺射適當(dāng)厚度的ZnO同質(zhì)緩沖層，再以450℃濺射ZnO主層，發(fā)現(xiàn)主層ZnO的晶體結(jié)構(gòu)和表面形貌均有較明顯的改善。2、采用磷擴(kuò)散法在Si片上研制p型氧化鋅薄膜由于ZnO有高度自

2、補(bǔ)償作用，p型摻雜使馬德隆能升高而p型雜質(zhì)固容度降低，ZnO從本征n型向p型轉(zhuǎn)變的難度很大。本論文在高摻磷n型Si(001)襯底上450℃濺射沉積ZIlo薄膜，在沉積和后退火過程中，磷向ZnO薄膜擴(kuò)散并被激活，使ZnO薄膜由n型轉(zhuǎn)化為p型。所得薄膜高(002)面取向，XRD半高寬為0480，霍耳測試其空穴濃度為1781018／cm3量級，X射線光電子能譜(XPS)測試薄膜組分表明，磷的含量達(dá)O48％，可估算原子密度達(dá)1018／cm量級，

3、nSi與pZnO構(gòu)成的異質(zhì)結(jié)的IV整流特性顯著，正向丌啟電壓約為lV，這些均顯示磷已成功摻進(jìn)薄膜中，制備的p—znO薄膜晶體質(zhì)量優(yōu)良而且達(dá)到pn結(jié)器件的要求。實(shí)驗還發(fā)現(xiàn)，襯底溫度、Si摻磷濃度、后退火工藝均極大地影響Zno的p型轉(zhuǎn)變、微結(jié)構(gòu)和內(nèi)部磷雜質(zhì)分凝。3、研制Zno薄膜光電器件在上述所得的pZnO薄膜上沉積nZnO薄膜，再在Si背面和p、n區(qū)濺射Al歐姆接觸電極，研制出Al／nznO／pZno／n一Si／Al多層結(jié)構(gòu)的ZnO基同質(zhì)

4、和異質(zhì)pn結(jié)，研究濺射工藝和后退火工藝對ZnO層中的載流子濃度、遷移率和薄膜質(zhì)量的影響，研究各層厚度、化學(xué)組分及其分布、微觀結(jié)構(gòu)與pn結(jié)光電特性之間的有機(jī)聯(lián)系。為增強(qiáng)紫外和紫藍(lán)波段的光響應(yīng)，本論文采用氧缺位法，在p型Si上沉積具有氧缺位V0的nZnO薄膜，形成n_ZnO恤Si異質(zhì)結(jié)，再設(shè)計掩模并濺射Al梳狀歐姆接觸電極，利用Zno帶隙、氧缺位能級、Si帶隙等多種機(jī)制，研制出nznO／pSi增強(qiáng)型廣譜光探測器，結(jié)構(gòu)簡單實(shí)用，探測器在5V反