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本论文对在信息存储和信息处理领域具有重大应用潜力的新一代宽禁带半导体材料ZnO薄膜的光电性能进行了研究,并对ZnO基紫外光电探测器件进行了探索。
本论文创新性地提出了采用超声喷雾热分解技术,在常压条件下进行ZnO薄膜的p型掺杂。以醋酸锌(Zn(CH3COO)2·2H2O)水溶液为前驱体,分别以醋酸铵(CH3COONH4)和硝酸铟(In(NO3)3)的水溶液作为N源和In源,在特定工艺条件下采用氮—铟共掺杂或氮单掺杂成功地制备出p型ZnO基薄膜。并且通过调整前驱体溶液配比、沉积温度、载气流速及衬底到喷嘴距离可实现对ZnO基薄膜导电类型的控制。通过优化工艺参数,首次得到了低阻型高质量p型ZnO薄膜,其主要物理性能指标超过目前国际上报道的最好水平。
在此基础上,还通过依次生长掺杂的p型ZnO薄膜和未掺杂n型ZnO薄膜,制备了不同结构的多层ZnO基薄膜。对其组成、微观结构、电学性能等进行了测试和表征。优化实验参数下获得了结构均匀致密、具有优良整流特性、阈值电压为1.5-3V的优质p-ZnO/n-ZnO双层结构ZnO基同质p-n结。这一成果为研究ZnOp-n结的物理特性及其在光电器件中的产业化应用提供了进行理论和实验研究的基础。