文档介绍：山东大学
博士学位论文
镓铟氧化物薄膜的制备及性质研究
姓名:杨帆
申请学位级别:博士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:马瑾
20090412
国际国内对籬加≤.薄膜材料的研究工作尚缺乏深入系统的研摘要特别是锡掺杂的氧化铟∧ぃ蚱溆帕嫉墓獾缧阅芏还惴河τ糜谔裟电池及平面显示等领域。澳壳按罅渴褂玫耐该餮趸锇氲继宀牧暇嬖谧为深紫外透明导电薄膜材料存在一定的困难。因此,有必要研究一种新型的可薄膜的结构及光学性质:第二部分制备出了高质量的ゾП∧ぃ芯苛吮膜的结构、光学及电学性质,并首次观察到荆瓵衬底上制备的∧さ拇间跃迁光致发光现象;第三部分采用ㄖ票竇一。.躼≤薄膜和掺杂的薄膜,较为系统的研究了薄膜的结构、光学以及电学采用ǎ愿叽縂魑o卦矗叽魑Q踉矗叽縉近几年来,由于透明氧化物半导体材料在发光二极管、激光器、紫外探测器、透明薄膜晶体管、薄膜太阳能电池及平面显示等方面具有广阔的应用前景,因而引起了人们的广泛关注。虶是具有直接带隙的透明氧化物半导体材料,带隙宽度分别为和。魑R恢种匾5膎型半导体材料,一个共同的问题,那就是:光学带隙一般小于。随着透明光电予学和光电子器件的不断发展,要求氧化物半导体材料的透明区域向紫外扩展。是一种很有潜力的深紫外透明半导体材料,但是其过高的带隙宽度使得瓽作调制带隙宽度的透明半导体薄膜材料。,其带隙宽度可以通过改变样品中与的比例,在到之间调制,因此是一种很有希望的紫外光电材料。目前,究。通过研究制备不同组分的籬∧ぃ⒍灾票副∧さ纳ぁ⒆榉帧晶格结构、结构相变、电学和光学性质进行较为系统的研究,将会为该材料在透明电子器件及紫外电子器件上的应用奠定基础。在这样的背景下,本论文开展了镓铟氧化物薄膜的ㄖ票讣捌湫灾实难芯俊本论文分为三大部分。第一部分采用ㄖ票竇薄膜,研究了性质。第一部分主要的研究工作及结果如下:为载气,在衬底温度下成功地在蓝宝石衬底上制备出∧ぃ山东大学博士学位论文
ゾП∧さ耐庋由せ斫辛朔治觥测试结果表明,制备薄膜具有非晶转变为了具有瓽结构的多晶薄膜;且随着退火温度的升高,薄膜的择采用椒ǎ愿叽縄魑8衷矗叽魑Q踉矗叽縉过%;衬底温度下制备薄膜的光学带隙为Q返幕舳馐越峁弓⒒舳ㄒ坡首罡叽附近的紫外发薄膜。对制备薄膜的晶格结构、结构相变、组分、光学和电学性质进行了系统研研究了退火处理对制备薄膜结构和光学性质的影响。階测试结果表明,制备的∧こ氏址蔷Ы峁梗痪嘶鸫砗蟊∧そ峋С潭鹊玫矫飨愿纳疲优取向性增强,晶粒增大,薄膜结晶质量变好。样品的透射谱测量结果表明,退火前后薄膜在可见光区的透过率均超过%;退火处理后,薄膜样品在近紫外区的透过率得到显著提高,样品的吸收边向短波长方向略有移动,:为载气,首次成功地在蓝宝石衬底上制备出了高质量的ゾ庋颖膜。对不同衬底温度下制备薄膜的晶格结构、光学和电学性质进行了研究,并对氧化钢的立方结构,且具有沿牡ヒ蝗∠颉。牡孜露认轮票傅谋∧ぞ有最好的结晶质量。虷馐越峁砻髟。牡孜露认轮票傅样品为具有立方结构的单晶薄膜,且薄膜与蓝宝石衬底存在疉,//康耐庋庸叵怠1∧面的摇摆曲线半高宽仅为#庖唤峁允局票秆肪哂泻芎玫牡ゾе柿俊Q的透射谱测量结果表明,不同衬底温度下制备的薄膜在可见光范围的透过率均超表明,制备∧さ淖畹偷缱杪饰..∧そ泄庵路⒐獠饬浚状卧附近观测到一个强而尖锐的紫外发光峰。低温测量时,浇⒐夥褰构没有出现明显变化,但发光峰的位置出现不同程度蓝移。光峰被归因于电子从导带底到价带项的跃迁。第三部分主要的研究工作及结果如下:状尾捎肕法,以高纯作为镓源,高纯作为钢源,在衬底温度下蓝宝石衬底上制备出了≤.山东大学博士学位论文。一~Ⅱ
馐越峁砻鳎孀叛分蠭康慕档停珿加∧さ慕峁瓜扔闪⒎究,并研究了高温退火处理对生长薄膜的结构和光电性能的影响。。嘶鸫砗蟊∧そ在扣除了衬底的影响后均达到了%以上,带隙宽度随样品中含量的改变在室温下对不同铟组分的薄膜样品进行光致发光测量,对于含量较高仅附近观测到一个较为尖锐的紫外发光峰,并且随着含量的增加发光峰的强度增强。的样品进行低温测量时,粱构得到明显改善,对于富及与比例相同的样品其结晶质量得到了明显的提高,而对于富的样品其择优取向发生明显的改变。对样品的蚏的分析结果表明,采用椒ㄖ聘鞯腉.∧さ淖榉钟胛颐堑氖笛槌跏忌定值是一致的。样品的透射谱测量结果表明,制备薄膜样品在可见光区的透过率到浔浠痪嘶鸫砗螅∧ぱ吩诮贤馇耐腹实到显著提高,样品的带隙宽度明显增大。对薄膜的电学性能测试表明,薄膜的电阻率随含量的增大由サ髟黾拥.×经退火处理后薄膜的电阻率进一步升高。捎肕法,以高纯作为镓源,高纯作为铟源,在衬底温