文档介绍：吉林大学硕士学位论文
论文分类号单位代码
密级内部研究生学号
吉林大学
硕士学位论文
硅衬底上薄膜的生长及其退火研究
Study of ZnO films grown on Si by MOCVD and
the effects of annealing
作者姓名:闫玮
专业:材料物理与化学
导师姓名
及职称姜秀英教授
论文起止年月: 年月至年月
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提要
ZnO 是继 GaN 之后另一种重要的宽禁带半导体材料,在 Si 衬底上生长
ZnO 薄膜材料,可提供一种将电学、光学、以及声学器件及相关电路等进行
单片集成的途径,在光电集成器件研究中极具潜力。
本篇论文主要利用 MOCVD 法在 Si衬底上生长了高质量的 ZnO 薄膜,对
其做了 XRD、原子力显微镜、表面光电子能谱、室温光荧光谱等表征分析,对
ZnO 薄膜进行了退火的研究。
测试分析结果表明 ZnO/Si(001)薄膜沿 c 轴高取向生长,Zn 和 O 的原子比
为 1:,在可见光区域近透明,在 370~390nm 处有陡峭的吸收边,室温
光荧光谱中观察到高强度的紫外发射。在金刚石/Si衬底上生长的 ZnO 薄膜表
明两步生长法提高了 ZnO 薄膜的质量。
在 ZnO 薄膜的退火研究中,发现退火虽然提高了样品的质量和电阻率,
然而,深能级跃迁发光的发光强度却增强了。
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目录
第一章前言(1)
第二章材料的简介
§的结构特性(3)
§的光电特性(3)
2薄膜的用途(6)
第三章生长的反应系统
§ 技术简
介(9)
§ 生长的源材料⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
3等离子增强反应系统(13)
第四章薄膜的生长和特性研究
§ 衬底上薄膜的生长(19)
§ 衬底上薄膜的特性研究(20)
§ 金刚石衬底上薄膜的生长和特性研究⋯⋯
第五章薄膜的退火研究
§ 退火前后薄膜特性比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
§退火对薄膜电导的影响分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
§ 退火对薄膜发光性质的影响分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
第六章结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
摘要
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第一章前言
近年来,由于短波光电器件的巨大应用,宽禁带半导体材料的研究越来越
受到人们的重视。年在第届国际半导体物理年会上首次报道了薄
膜光泵浦紫外激射后, 作为光电材料引起研究人员的注意,并迅速成
为半导体光电领域研究的新热点。
是继之后另一种重要的宽带半导体材料,其结构为六方
晶体(纤锌矿)结构,适合于高质量的定向外延薄膜的生长。如图所示,
和的能带间隙和晶格常数非常接近,可互相提供缓冲层,有相近光电
特性。可以沉积在多种衬底上在可见光范围内透明,且具有压电、电光
等效应。可用于超声换能器、偏转器、频谱分析器、高频滤波器、
高速光开关及微机械等方面。这些器件在大容量、高速率光纤通信的波分复用、
光纤相位调制、反雷达动态测频、电子侦听、卫星移动通信、并行光信息处理
等民用及军事领域有重要的用途。采用晶片做衬底生长薄膜材料,
可提供一个将电学、光学、以及声学器件如光源、探测器、调制器、光波导、
滤波器及相关电路等进行单片集成的途径,因而衬底上薄膜的研究在
光电集成领域具有重要的意义。
图部分半导体的禁带宽度和晶格常数图
生长薄膜的方法很多,包括脉冲激光沉积( )、分子束外延( )、
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金属有机物气相沉积( )、溅射法、化学气相沉积( )及其它的生长
方法。由于方法在薄膜材料的生长方面有很多优点,如可以大面积均匀
生长,精确控制层厚及成分,重复性好,能在复杂形状的非平面衬底上沉积等,
所以是一种重要的生长薄膜的方法。
由于优质薄膜材料是制作高质量器件的基础,以及它在基础研究上
的地位和市场应用前景,国际上对薄膜的研究出现了激烈竞争局面。
年月发表了一篇专门评述的文章,指出的研究为提高
光盘存储密度,缩短读出和写入激光波长的研究开辟了