论文部分内容阅读
ZnO半导体材料的禁带宽度为3.37eV,激子束缚能高达60meV。同时,ZnO在空气中也有较好的热稳定性和化学稳定性,这些性质使其在发光二极管、半导体激光器和太阳能电池等光电器件制备方面引起了人们的广泛关注。为了更好的实现其在器件方面的应用,需研究制备出适合于p型和n型ZnO薄膜的低阻欧姆接触电极。如果接触电极和半导体之间存在较大的接触电阻,那么器件的性能就会由于散热或者接触不良而显著下降,因此获得低电阻、热稳定的欧姆接触非常关键。另外,ZnO基发光器件的出光效率也是非常重要的性能指标。提高电极的透光率可以增大器件的出光效率,改进器件的整体性能。当使用金属材料制备电极时,如果厚度太大,会导致透光率的降低;如果厚度太小,则其热稳定性和可靠性变差,还会产生电流非均匀扩散问题,导致器件寿命下降。相比之下,ITO材料在光透射率上有着非常好的性能,而且在电导率、衬底结合能、硬度和化学稳定性上也非常适合作为n-ZnO的电极材料。本文研究了退火温度对射频磁控溅射法制备的ITO电极的影响。通过测量I-V矿曲线考察电极的电学性能,采用CTLM模型计算接触电阻率,利用AFM观察ITO电极的表面形貌,并使用紫外分光光度计测试不同温度退火后的ITO电极的光透射率。发现在高纯N2气体保护下,退火温度为300℃时,可获得最低的接触电阻率,为6.0×10-3Ocm2。AFM测试结果表明300℃下退火得到的ITO电极具有较好的表面形貌,同时透射测试结果表明,ITO电极在ZnO禁带宽度对应波长附近具有高达92%的透过率。另外研究了n-ZnO:Al薄膜的欧姆接触,先制备了A1电极,而后又引入Au覆盖层,制备了双层电极Al/Au电极。未退火A1电极接触电阻率是8.68xlO-3Ocm2,200oC退火的接触电阻率是6.68xlO-3Ocm2,300oC退火的接触电阻率是S.OSxlO-4Ocm2,400oC退火导致欧姆接触退化,I-V曲线发生明显弯曲。Al/Au电极热稳定性比Al电极有所提高。在500℃条件下退火,I-V曲线仍为直线,但是接触电阻率增大。未退火Al/Au电极接触电阻率为2.5×10-30cm2,经过200℃退火后得到最低的接触电阻率为3×10-4Ocm2。Al/Au电极经过500℃退火,表面形貌退化严重。