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宽禁带半导体材料(如GaN、ZnO等)是目前半导体材料研究领域的热点之一,在光电器件、高温电子器件、透明电子器件等方面具有重要的应用前景。二氧化锡(SnO2)是一种宽带隙氧化物半导体(Eg=3.6~4.0eV),具有对可见光透过率高、电阻率低、热稳定性好、化学性能稳定以及成本低等优点,广泛应用于气敏材料、太阳能电池、透明电极材料以及电热材料等领域。但是,目前应用最多的透明导电氧化物(TCO)薄膜(如In2O3:Sn、SnO2:F等)均为n型导电,而p型的TCO薄膜大多在研究阶段。性能优越的p型TCO薄膜的制备是制备透明pn结的必需,如果成功将对透明电子元器件的制造产生深远的意义。 本论文综合介绍了各种制备SnO2薄膜的工艺方法、SnO2薄膜的特性及其应用,SnO2薄膜的p型掺杂机理,并分析了在相对低的温度下获得性能良好的p型TCO薄膜的途径。本文实验中采用不同的元素对SnO2进行p型掺杂,并通过不同的工艺参数来制备p型的SnO2薄膜的性能。通过直流磁控溅射合金靶沉积合金膜(掺杂金属与Sn原子比均为0.2),然后在空气中热氧化得到p型的SnO2薄膜的方法,分别对SnO2薄膜进行了掺In、掺Ga试验,成功地获得了p型的SnO2:In和SnO2:Ga透明导电薄膜。实验发现,600℃~700℃温度范围内热氧化得到的SnO2:In薄膜,在可见光范围的平均透过率可以达到80%以上,空穴浓度最高可以达到9.61×1018cm-3。但用同样方法制备的p型的SnO2:Ga薄膜的电学性能比SnO2:In薄膜的差。表明对磁控溅射法制备p型SnO2薄膜时,掺In比掺Ga更有效。实验还通过反应溅射法沉积了SnO2:In薄膜,发现其电学性能远不及先沉积合金膜,然后热氧化法制备的SnO2:In薄膜。 本论文还通过磁控溅射多靶沉积法制备了掺Cu的SnO2薄膜。但实验结果发现铜没有进入Sn的替代位成为双重受主,却以铜的氧化物的形式存在。因此没有实现预期的p型掺杂,但在较低的热氧化温度下,薄膜呈现出弱p型导电特性,这可能是薄膜中存在少量的p型导电的Cu2O所致。另外,掺Cu量的增加或热氧化温度的升高均会导致掺Cu的SnO2薄膜的晶体结构从正交结构转变为四方结构。