硅基半导体上氧化锌薄膜的研究

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采用溶胶凝胶法和脉冲激光沉积法,在晶向为(100)的P型半导体硅片上分别制备了ZnO薄膜和ZAO薄膜,测试了ZnO和ZAO薄膜的光电特性,并采用扫描电子显微镜和正电子湮没技术研究其显微组织、电子密度和微观缺陷,获得的主要实验结果如下:   (1)利用溶胶凝胶法在P型硅上制备的ZnO薄膜,在光的照射下,产生了光生伏特效应。ZnO-Si太阳能电池的输出电压随着恒定光源的距离的减小而增大。   (2)用溶胶凝胶法制备的ZAO薄膜的电阻率比ZnO薄膜的要小,即ZAO薄膜的导电性能比ZnO薄膜好。   (3)用扫描电子显微镜观察不同方法制备的ZnO薄膜的表面,发现用脉冲激光沉积法制备的ZnO薄膜,ZnO颗粒较小,薄膜的致密性较好;而溶胶凝胶法制成的ZnO薄膜,膜的均匀度较差。   (4)对于掺硼的P型Si基半导体,随着掺B量的增加,样品电阻率减小,正电子寿命增大。这是由于在P型单晶硅半导体中空穴占主导地位,掺B量增加,空穴浓度升高,电阻率降低。但是自由电子在P型单晶硅半导体中是少数载流子,掺B量增加,半导体中的自由电子浓度减小,导致半导体中的电子与正电子湮没概率减小,正电子寿命增大。   (5)测量溶胶凝胶法在P型硅片上分别沉积ZnO薄膜和ZAO薄膜的正电子寿命谱,发现ZAO薄膜的正电子寿命比ZnO薄膜小。因为ZAO薄膜和ZnO薄膜都属于N型半导体,这说明ZAO薄膜比ZnO薄膜中的电子浓度高,导电性好。   (6)纯硼的正电子湮没辐射Dopple展宽谱的商谱在电子动量为9.8×10-3 m0c处出现一个峰,主要是正电子与硼的2p电子湮没的贡献。纯金属锌的商谱有一个较高且较宽的峰,主要是正电子与锌的3d电子湮没的贡献。纯金属铝的商谱较低,铝原子没有3d电子。   (7)掺硼的P型单晶硅半导体样品的正电子湮没辐射Doppler展宽谱也出现了硼的2p电子的信号,随着P型单晶硅半导体中硼含量的增加,半导体的电阻率降低,样品的商谱谱峰升高。   (8)比较P型硅片、用溶胶凝胶法在P型硅片上分别沉积ZnO薄膜和.ZAO薄膜的正电子湮没:Doppler展宽谱的商谱,发现P型硅片的商谱谱峰最高,ZnO薄膜的硅片谱峰次之,ZAO薄膜的硅片谱峰最低。
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