直流反應(yīng)磁控濺射法制備Na摻雜p型ZnO薄膜.pdf

1、氧化鋅(ZnO)是Ⅱ-Ⅵ族寬禁帶直接帶系半導(dǎo)體材料，在光電、壓電、熱電和鐵電等諸多領(lǐng)域都有其獨(dú)特的性能。室溫下ZnO禁帶寬度為3.37eV，激子束縛能為60meV，遠(yuǎn)高于GaN的25meV，也高于室溫的熱能26meV，可以實(shí)現(xiàn)室溫或更高溫度下的激子受激輻射發(fā)光，因此，在紫外光探測器、藍(lán)紫波段LEDs和LDs等領(lǐng)域有著極大的應(yīng)用潛力。 要實(shí)現(xiàn)ZnO在光電領(lǐng)域的應(yīng)用，首先要獲得性能良好且穩(wěn)定的n型和p型ZnO材料。由于本征點(diǎn)缺陷的影

2、響，本征ZnO顯示n型導(dǎo)電，這使得ZnO的n型摻雜很容易實(shí)現(xiàn)，通過Ⅲ族元素(Al、Ga、In等)摻雜可以獲得載流子濃度高、電阻率低、穩(wěn)定的n型ZnO。但是，ZnO的p型摻雜卻很難實(shí)現(xiàn)，這主要是由于受主元素在ZnO中的固溶度低、受主能級深及本征施主缺陷和雜質(zhì)缺陷的補(bǔ)償效應(yīng)引起的。理論計算表明，N是最佳的受主摻雜元素，但是N摻雜ZnO薄膜的重復(fù)性不是很理想。Yamamoto提出的共摻技術(shù)為獲得穩(wěn)定低阻的p型ZnO薄膜提供了新的途徑，但是，共

3、摻技術(shù)引入較多的雜質(zhì)離子，使得載流子遷移率低，并且當(dāng)引入的活性施主含量較高時，共摻薄膜中會出現(xiàn)第二相。有效的p型摻雜需滿足下述條件：較淺的受主能級，較大的受主摻雜濃度。理論計算表明，Ⅰ族元素在ZnO具有較淺的受主能級，本文嘗試制備了Na摻雜ZnO薄膜。 采用NaxZn1-x合金靶材，利用直流反應(yīng)磁控濺射技術(shù)制得了一系列ZnO∶Na薄膜，通過XRD、Hall、SEM及透射譜等方法測試薄膜性能，研究了襯底溫度、靶材中Na含量及Ar∶