文档介绍：山东大学
博士学位论文
氧化锡及其锑掺杂薄膜的制备、结构和光致发光性质研究
姓名:计峰
申请学位级别:博士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:马洪磊;马瑾
20060418
砖光薮爱赠捧￡饬浚矢茇现≤赫:薄膜在紫夕妆畜跤鼂咖萝T诒疚闹幸徊纱琷椒ㄖ票缸觷懿技薄膜。通过对薄膜的室温存在较强的光致发射峰涸诶豆馇蚨,遍躏驶爱光峰。样鼎酌湎哐苌淦住义最测量表明;,利角椒ㄖ票傅腟∧の>摘要了薄膜及其掺锑薄膜篠。对制备后的样嚣翟不同条件下进半导体发光器件在各个领域都有着广泛的应用。.随着瓤泶⋯·.本文分别利用常压化学气相沉积椒ㄒ约吧淦荡趴亟ι浞椒ㄖ票半导体蓝光发光器件的研制成功,宽带隙半导体发光材料越来越受到人们的重视。氧化锡是一种具有直接带隙的宽禁带半导体材料,其室温禁带宽度约!S肫渌泶栋氲继宀牧舷啾龋琒哂懈淼拇逗透叩募ぷ邮能椅孪挛,并且具有制备温度较低、理化性质稳定等特点:,要获得具有稳定发光特性的薄膜,就需要对的室温光致发光特性及其发光机理进行深入的研究。晶体具有四方金红石结构,其薄膜晶粒一般具有一定的择优取向。本征晶体因氧缺位的关系而呈现桶氲继宓奶匦裕蹩瘴辉诮行纬傻牧礁施主能级距导带底分别为.。∧ぴ诳杉馇蚓哂薪细叩耐腹剩坏嫉缧阅苡帕嫉腟∧ぃ其高载流子浓度,使得其在中红外及远红外区域壤胱颖咴嘉輚有很强“⋯一’当前对材料的光致发光性质的研究不多,主要集中在低温发光性质及纳米材料的发光性质上,其发光机理目前尚不清楚;目前也尚未见其他人有关于及其掺杂薄膜的室温光致发光性质的研究。行了退火处理。对样品分别进行了湎哐苌淦、湎吖獾缱幽芷、原子力显微镜约暗缱杪省⑼干淦住⒐庵路⒐馄椎牟饬俊有四方金红石结构的多晶薄膜;薄膜具有较虻脑裼湃∠颍⑶宜孀磐嘶山东大学博士学位论文的反射率。畁』ⅰ:‘一”八:”,...。’
粒变大;障着逗火母度的升高,薄膊够餐妗銮浚歼▆睡泰Ц裆湫。显忝绩昂饽Φ胠蜗∧さ墓饩髭鸹撇粼颖壤浅偶釉葛搅龋嘶鸷笊芡店‘光学带隙有所减少。‘∞憾晌实脑裼湃∠颉3牡撞牧稀⒅票柑跫安粼颖壤匝返慕所变小;··这被归结鞠高载流子浓度引起的·移动。.一...温度的升高而增强;薄膜的晶粒尺寸也随退火温度的升高而增大。样品的湎光电子能谱饬勘砻鳎纺诖嬖谘蹩瘴唬涫吭谕嘶鸷笥兴跎佟样品的光学性质测量表明,薄膜的光学带隙约为诳掌℃退×一,退火后的电阻率增大为×在薄膜的室温光致发光谱中,发现浇嬖诮锨康墓庵路⑸峰,在附近存在较宽的光致发射峰。经过呶峦嘶鸷螅于Φ姆⒐夥迩慷扔兴跞酰唤岷蟂宓哪艽峁辜熬褰峁剐灾剩该发光峰的起源被归结为电子由氧空位引起的施主能级到及晶格缺陷产生的受主态之间的跃迁。位于附近的蓝光发射峰经退火后,减弱程度较小;其起源被归结为因氧空位形成的离子作为局域发光中心,电子由其能级向芗兜脑厩ㄋ隆在本文中,为了研究掺杂离子对光致发光性质的影响,采用射频磁控溅射方法分别制备了掺杂比例为ァ%、サ奶嗖粼友趸∧篠。样品的准霸恿ο晕⒕测量表明,:薄膜同样为具有四方金红石结构的多晶薄膜,在薄膜内未发现啵得鞑粼拥离子进入晶格,产生了替位式掺杂;:薄膜的晶格常数略大于晶体的标准数值,表明掺杂的离子以”离子居多;与椒ㄖ票傅薄膜不同,磁控溅射方法制备的不同掺杂浓度的:跏薄膜晶粒分别具有构性能具有一定的影响。薄膜的晶粒尺寸随着掺杂比例的增加而减小,但在空气中退火后的样品的晶粒尺寸随着掺杂比例的增加而增大;提高制备时的溅射功率可使薄膜的晶粒变大,在一定范围内..提高氧分压同样可使薄膜的晶样品的室温光致发光谱表明,:薄膜在及附近同样可产生光致发光峰,且强度大于薄膜。位于浇墓庵路。埘丑∞,:立;,势Ⅶ摺山东大学博士学位论文一’.聊。.、。·、、..·.‘‘.
光峰的强度随着掺杂比例的增加而增强,提高制备时的溅射功率或提高氧分压同样可使其强度增强:样品在空气中退火后该发光峰的强度也得到了增强,而在真离子与”离子的比例也对:薄膜的光致发光特性产生影响。子浓度过大造成的浓度淬灭或晶格缺陷所引起。:薄膜中蓝光发光峰的起空中退火后,其强度反而有所减少;上述结果表明,在:薄膜中,掺杂的离子已经代替氧空位成为:薄膜紫外区发光的主要因素;因此,:薄膜中浇淖贤夥⒐夥宓钠鹪幢还榻嵛V饕S隨崩胱雍蚐胱佑泄的施主一受主对厩ǎ跋煸厩ǖ闹饕R蛩匚2粼拥腟胱樱琒胱又:薄膜中附近的蓝光发光峰的强度比薄膜有了很大增强;掺杂比例为サ难罚淅豆夥⒐夥宓那慷纫4笥诓粼颖壤%的样品;但在掺杂比例为ナ保淝慷确炊跣。饪赡芤蛭1∧つ赟崩源主要被归结为局域化的¨离子以及离子的能级到芗兜牡缱釉迁。测量温度对样品的光致发光特性具有重要的影响。随测量温度的降低,由电子散射和声子散射导致的非辐射复合效应减弱,使