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ZnO是一种重要的宽禁带半导体材料,室温下的带隙宽度为3.37eV,激子束缚能高达60meV。自1997年首次在ZnO实现室温光泵浦紫外激光,ZnO材料已经成为国际光电领域的热点材料。针对当前ZnO的研究工作的热点问题,本论文主要对p型ZnO的制备形成机制和稳定性开展研究。得到以下结果:
(1)a)使用p-MBE在半绝缘(111)GaAs上生长一层本征的ZnMgO,样品表现为高阻,通过SEM扫描,表面是一些纳米墙结构。然后在本征的ZnMgO生长一层的N掺杂ZnMgO。通过SEM扫描其表面很平整很光滑,其导电类型是p型。其载流子浓度约为3.75×1017cm-3,迁移率在37 cm2/(VS)。在11K温度下研究了样品的光致发光谱。
b)在半绝缘(111)GaAs上用磁控溅射制备的本征的ZnO在700℃真空退火制备了p型ZnO。在所制备的p型ZnO上使用电子束蒸发方法蒸镀一层Al掺杂的n型ZnO,所得到的结构产生了整流效应。
(2)使用渗逾模型对ZnO中的微导电区域中p型的存在概率对整个样品的导电类型的影响进行了模拟。如果使用2维的正方形点阵得到33%,40%,60%,67%四个相变点。进一步得到平均Hall电压与单位方格形成p型概率Pc关系,展示ZnO中导电类型变化的过程。从而为解决ZnO稳定性提供一些有用的信息。
(3)对于有双载流子的半导体导电类型的转变过程其实是两种载流子的竞争过程。磁阻就是这种相对变化的函数。尝试从磁阻的角度了解ZnO的导电类型的转变,并为研究稳定性提供变温hall测量不能提供的信息。有些N掺杂的ZnO样品表现出负磁阻效应。通过分析可能与杂质簇的形成有关系。