CVD法制備銻摻雜的ZnO薄膜及其發(fā)光器件的特性研究.pdf

1、氧化鋅(ZnO)是一種Ⅱ-Ⅵ族直接寬帶隙半導(dǎo)體材料，其禁帶寬度(Eg)是3.37eV，室溫下激子束縛能較高，為60meV，這使得ZnO在紫外半導(dǎo)體光電器件上具有廣闊的應(yīng)用前景，其中包括紫外發(fā)光二極管、激光二極管、薄膜晶體管、紫外探測器、氣體傳感器等。眾所周知，本征的ZnO半導(dǎo)體材料呈n型導(dǎo)電性質(zhì)，要想實(shí)現(xiàn)ZnO在發(fā)光器件領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用，就要制備穩(wěn)定性高、可重復(fù)的p型ZnO材料。本文主要針對目前國內(nèi)外p型ZnO材料研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題，采

2、用簡單的化學(xué)氣相沉積(CVD)方法在n-GaN/Al2O3襯底上制備不同Sb摻雜量的p型ZnO薄膜，并且在此基礎(chǔ)上制備p-ZnO/n-GaN異質(zhì)結(jié)發(fā)光二極管(LED)并對其光電特性進(jìn)行了表征。研究內(nèi)容如下:
　　(1)利用CVD方法在n-GaN/Al2O3上制備出不同銻(Sb)摻雜量的ZnO薄膜，并且研究了不同Sb含量對ZnO薄膜的表面形貌、晶體結(jié)構(gòu)、光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)的影響。研究發(fā)現(xiàn)隨著Sb含量的增加，Sb摻雜ZnO薄膜的表面變得粗

3、糙，晶粒的尺寸逐漸減小，此外，晶體質(zhì)量開始變差并且發(fā)現(xiàn)(002)衍射峰隨著Sb含量的增加逐漸向小角度方向移動，而且樣品的光學(xué)帶隙也明顯的變窄。此外，Hall測量結(jié)果證實(shí)Sb摻雜ZnO呈p型導(dǎo)電性質(zhì)，當(dāng)Sb2O3/Zn的質(zhì)量比為1∶4時，Sb摻雜p型ZnO薄膜的電學(xué)參數(shù)為最佳值，這說明較高質(zhì)量的ZnO薄膜也可以通過簡單的CVD方法來實(shí)現(xiàn)。
　　(2)采用CVD方法，成功的制備出Sb摻雜p-ZnO/n-GaN異質(zhì)結(jié)發(fā)光器件，并對該器件

4、進(jìn)行了光學(xué)和電學(xué)特性的研究。通過電流-電壓(I-V)特性曲線證實(shí)p-ZnO/n-GaN異質(zhì)結(jié)器件顯示出良好的整流特性，其正向開啟電壓為3.7V，反向擊穿電壓為8.5V，證實(shí)了Sb元素作為受主摻雜進(jìn)入ZnO晶格中，使ZnO薄膜呈p型導(dǎo)電性質(zhì)。同時，當(dāng)器件在室溫下注入30mA的正向電流時，成功實(shí)現(xiàn)了室溫下較強(qiáng)的電致發(fā)光，并在電致發(fā)光譜(EL)中觀察到了位于3.25eV的紫外發(fā)光峰和2.54eV附近的可見發(fā)光峰，紫外與可見發(fā)光的強(qiáng)度比大約為1