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近年来,随着短波长光电器件的逐渐广泛应用,直接宽禁带半导体材料的研究越来越受到人们的重视。ZnO是一种新型的Ⅱ-Ⅵ族宽禁带氧化物半导体材料,ZnO基薄膜在光电器件、高温电子器件、透明电子器件等方面具有重要的应用,被认为是继ITO薄膜之后最有发展潜力的透明导电薄膜材料。 然而,ZnO薄膜的禁带宽度与ITO薄膜相差大于0.4eV,若要取代ITO薄膜用于短波长光电器件,必须增加ZnO薄膜的禁带宽度。如果能制备出禁带宽度可与ITO薄膜相比拟,并且具有良好导电性能的ZnO基薄膜,将对透明导电薄膜的制造和应用产生深远的影响。基于这个角度,本小组进行了关于MgxZn1-xO:Al薄膜的研究。 本论文介绍了ZnO薄膜的特性及其应用,制备ZnO薄膜的工艺方法及其优缺点,以及ZnO薄膜电学性能,禁带宽度的调节等方面的研究进展。本文实验中先后采用溶胶凝胶法和直流反应磁控溅射技术法,在玻璃衬底上制备了MgxZn1-xO:Al薄膜,通过各种测试手段如X射线衍射仪、UV-Vis、Hall测试对所制备的薄膜进行了性能表征和分析,探讨了工艺参数如溅射衬底温度、退火温度和Mg掺杂量对薄膜结晶性能、电学性能及光学性能的影响。 研究结果表明,所制备的MgxZn1-xO:Al薄膜在近紫外区透明导电。磁控溅射所制各的薄膜在结晶性能、电学性能方面优于溶胶凝胶法制备的薄膜,而溶胶凝胶法制备的薄膜在禁带宽度调节方面优于磁控溅射所沉积薄膜。采用磁控溅射所沉积的薄膜沿C轴取向生长;电阻率随Mg掺杂量的增加而降低;禁带宽度随Mg掺杂量增加而增大,随溅射衬底温度的升高而减小。溶胶凝胶法制备的MgxZn1-xO:Al薄膜没有沿C轴取向生长;其禁带宽度随Mg掺杂量增加而增大,但退火温度对薄膜禁带宽度的影响不明显。