溶胶-凝胶法制备Li-N双掺p型ZnO薄膜的结构、光学和电学性能

采用溶胶-凝胶法在n型Si(100)衬底上沉积Li-N双掺杂ZnO薄膜,经X射线衍射和扫描电镜图片分析,所制备薄膜具有多晶纤锌矿结构和高的c轴择优取向.室温下霍尔效应测试结果显示Li-N双掺杂ZnO薄膜具有p型导电特性.在Li掺杂量为15.0at%,Li/N（摩尔比）为1∶1,700℃退火等优化条件下得到的最佳电学性能结果是：电阻率为0.34 Ω·cm,霍尔迁移率为16.43 cm²/V·s,载流子浓度为2.79×10¹⁹ cm^{-3关键词： Li-N双掺 p型ZnO薄膜 溶胶-凝胶 性能}     

衬底类型对于Ga-N共掺杂ZnMgO薄膜性能的影响

利用直流反应磁控溅射技术分别在玻璃、n-〈111〉Si、氧化硅(SiO2/Si)、石英衬底上制得Ga-N共掺杂ZnMgO薄膜。利用X射线衍射(XRD)、Hall实验、场发射扫描电镜(FE-SEM)和X射线光电子能谱(XPS)对不同衬底上生长的ZnMgO薄膜的性能进行表征。结果表明,Ga-N共掺杂p型ZnMgO薄膜具有高度c轴择优取向的结构特征。生长在玻璃、(111)Si和氧化硅衬底上的ZnMgO薄膜显示p型导电性,而生长在石英衬底上的ZnMgO薄膜显示n型导电性。生长在氧化硅片衬底上的共掺杂ZnMgO薄膜的晶体质量和电学性能最优,载流子浓度为2.28×1017cm-3,电阻率为27.7Ω·cm。而且其表面形貌明显不同于生长在其他衬底上的薄膜。Ga2p和N1s的XPS谱表明Ga-N共掺杂ZnMgO薄膜中存在Ga—N键,有利于N的掺入,从而易于实现p型生长。     

Li掺杂ZnO纳米棒的导电和发光特性(英文)

利用气相输运方法,在(111)面硅衬底上制备了名义上原子数分数为2%的Li掺杂的ZnO纳米棒(样品A)。作为比较,我们在相同的生长条件下制备了没有任何掺杂的ZnO纳米棒(样品B)。XRD分析测试表明:样品A和样品B中的ZnO纳米棒具有纤锌矿六边形结构,没有其他氧化物,例如Li2O。Hall效应测量表明:样品A导电类型为p型,空穴载流子浓度为6.72×1016cm-3,空穴载流子迁移率为2.46 cm2.V-1.s-1。样品B为n型,电子载流子浓度为7.16×1018cm-3,电子载流子迁移率为4.73 cm2.V-1.s-1。低温光致发光光谱测试表明,样品A和样品B发光峰明显的区别是位于3.351 eV(样品B)和3.364 eV(样品A)处。根据文献报道,在没有掺杂的ZnO中,3.364 eV发光峰源于施主束缚激子发光。通过变温光致发光光谱的测试,证明了在样品A中,位于3.351 eV的发光峰源于受主束缚激子发光,其光学受主能级位于价带顶142meV处。     

p型ZnO薄膜的制备及特性

采用射频磁控溅射在Si片上制备ZnO薄膜，通过离子注入对样品进行N掺杂，在不同温度下进行退火并实现了p型转变.用扫描电子显微镜、X射线衍射和Hall测量对薄膜进行了表征，结果表明薄膜具有良好的表面形貌和高度c轴择优取向，退火后p型ZnO薄膜的最高载流子浓度和最低电阻率分别为1.68×10¹⁶cm^-3和41.5Ω·cm.讨论并分析了退火温度和时间对ZnO薄膜p型转变的影响.     

Ga掺杂ZnO电子结构和吸收光谱的第一性原理研究

采用第一性原理的平面波赝势方法和广义梯度近似,研究了纤锌矿ZnO掺杂Ga前后的电子结构和光学性质.计算结果表明,ZnO中引入杂质Ga后,导带底主要由Ga4s态和Zn4s态构成,并且Ga4s态跨过费米能级,形成n型半导体.计算得到电子浓度为2.42×10~(21)cm~(-3),掺Ga有效提高了ZnO的载流子浓度.同时ZnO掺Ga后,ZnO的光学带隙从3.47 eV展宽为4.25 eV,并且在可见光区几乎无吸收,是理想的透明导电材料.     

Ag掺杂p型ZnO薄膜及其光电性能研究

采用超声喷雾热分解法在石英衬底上以醋酸锌水溶液为前驱体,以硝酸银水溶液为Ag掺杂源生长了Ag掺杂ZnO(ZnO：Ag)薄膜.研究了衬底温度对所得ZnO：Ag薄膜的晶体结构、电学和光学性质的影响规律.所得ZnO：Ag薄膜结构良好,在室温光致发光谱中检测到很强的近带边紫外发光峰,透射光谱中观测到非常陡峭的紫外吸收截止边和较高的可见光区透过率,表明薄膜具有较高的晶体质量与较好的光学特性.霍尔效应测试表明,在500℃下获得了p型导电的ZnO：Ag薄膜,载流子浓度为5.30×10¹⁵cm关键词： ZnO：Ag薄膜 p型掺杂 超声喷雾热分解 霍尔效应     

P-MBE制备氮掺杂p型ZnO中空穴的散射机制

利用等离子体辅助的分子束外延(P-MBE)技术,在蓝宝石衬底上制备了氮掺杂的p型ZnO薄膜。通过变温霍尔测量研究了空穴浓度和迁移率随温度的变化特性。对载流子浓度拟合的结果表明氮受主具有75meV的能级深度。通过对各种散射机制下迁移率的讨论,发现由晶粒及其晶界组成的这种结构极大地降低了p型ZnO中载流子的迁移率。     

铟磷共掺杂p型氧化锌薄膜形成机理和性质

利用射频磁控溅射在石英衬底上生长出铟磷共掺氧化锌薄膜(ZnO ∶ In,P),所用靶材为掺杂五氧化二磷(P₂O₅)和氧化铟(In₂O₃)的氧化锌(ZnO)陶瓷靶,掺杂质量分数分别为1.5%和0.3%,溅射气体为Ar和O₂的混合气体。原生ZnO薄膜是绝缘的, 600 ℃退火5 min后导电类型为n型,而800 ℃退火5 min后为p型。p型ZnO薄膜的电阻率、载流子浓度和霍尔迁移率分别为12.4 Ω·cm, 1.6×10¹⁷ cm^-3 和3.29 cm²·V^-1·s^-1。X射线衍射测量结果表明所有样品都只有(002)衍射峰,并与相同条件下生长的未掺杂ZnO相比向大角度方向偏移,意味着In和P都占据Zn位。XPS测试结果表明在共掺ZnO薄膜中P不是取代O而是取代Zn。因此,铟磷共掺ZnO薄膜中,In和P都取代Zn,并且P_Zn与2个锌空位(V_Zn)形成P_Zn-2V_Zn复合受主,薄膜表现为p型。     

光辅助对MOCVD法制备ZnO薄膜性能的影响

采用光辅助金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术在(0001)蓝宝石衬底上制备了ZnO薄膜。通过X射线衍射、透射光谱和霍尔测试等研究了光照对MOCVD法制备的ZnO薄膜的影响。实验结果表明,引入光辅助后制备的ZnO薄膜,其结晶质量和光学质量均得到改善。分析认为,这主要是由于光辅助有助于提高锌有机源的分解效率,并且高能量的光子可为反应吸附的原子提供足够高的激活能,从而易于其迁移到合适的晶格位置所致。同时我们还发现,有光照和无光照条件下制备的ZnO薄膜均呈n型导电,但有光照条件下制备的ZnO薄膜具有更低的本底载流子浓度,这将为日后通过降低自补偿实现p型掺杂提供一个很好的解决办法。     

等离子MOCVD系统生长ZnO薄膜掺N2和掺NH3特性比较

利用MOCVD方法生长了高质量的ZnO薄膜材料,分别通过N2和NH3对c面和R面蓝宝石衬底上生长的ZnO薄膜材料进行了掺杂行为研究.掺N2时,X射线衍射半峰全宽仅为0.148°,室温光荧光发光峰位于3.29eV,半峰全宽～100meV,电阻率由0.65 Ω·cm增大到5×l04Ω·cm.掺NH3时,X射线衍射峰半峰全宽0.50°,样品为弱p型,电阻率为102Ω·cm,载流子浓度为1.69×1016 cm-3.同时我们还观察到弱p型材料很容易退化成n型高阻材料.     

射频反应磁控溅射法退火生长Na-N共掺杂p-ZnO薄膜

采用射频反应磁控溅射法退火生长得到了Na-N共掺杂p-ZnO薄膜。XRD测试结果表明,退火前后均得到c轴择优取向的ZnO薄膜。Hall测试结果表明:退火后薄膜的电学性能明显改善,得到了p-ZnO薄膜,退火温度为450℃时取得最佳电学性能:室温电阻率为139.2Ω.cm,迁移率为0.2cm2.V-1.s-1,空穴浓度为2.5×1017cm-3。XPS分析表明:Na掺入ZnO中作为受主NaZn而存在,N主要以N—H键的形式存在,其受主NO的作用不明显,但是否存在NaZn-NO受主复合体,还需进一步的研究。     

在不同衬底温度下用直流反应磁控溅射法制备p型ZnO薄膜

采用直流反应磁控溅射方法,通过改变衬底温度并优化生长参数,在玻璃衬底上生长了In-N共掺p型ZnO薄膜。X射线衍射(XRD)测试表明,所得薄膜结晶性能良好,且具有很好的c轴择优取向。Hall测试的结果所得p型ZnO薄膜最低电阻率为35.6Ω·cm,霍尔迁移率为0.111cm2·V-1·s-1,空穴浓度为1.57×1018cm-3。X光电子能谱(XPS)测试表明,铟元素已有效地掺入了ZnO薄膜中,且铟元素有效地促进了氮元素的掺入。紫外可见(UV)透射谱测试表明,在可见光范围内所有薄膜透光率均可达90%。     

氮等离子体辅助脉冲激光沉积生长p型ZnO:N薄膜的光学和电学性质

通过氮气等离子体辅助脉冲激光沉积(PLD)技术制备了氮掺杂氧化锌(ZnO:N)薄膜.经过低温快速热退火(RTA)处理后,ZnO:N薄膜呈现p型导电特性.利用X射线光电子能谱(XPS)、光致发光(PL)和霍尔测量对ZnO:N薄膜中N的化学状态及其光学和电学性质进行了系列的研究.结果表明:所制得的p型ZnO:N薄膜为高度补...     

射频辅助N掺杂ZnO薄膜的生长及其光电特性

在MOCVD设备中采用改进的射频辅助生长装置,通过裂解N2及N-Al共掺杂的方法进行ZnO的p型掺杂研究。通过二次离子质谱(SIMS)、X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、光致发光(PL)谱等方法分析了薄膜中N杂质的浓度,以及射频功率与晶体质量、表面形貌以及光学特性之间的关系,并与Al掺杂和N掺杂的ZnO薄膜进行对比。实验结果表明,N掺杂的浓度高达1020cm-3;N-Al共掺杂极大地增加了ZnO的成核速率,其主要原因是N离化所起的作用;N-Al共掺的ZnO薄膜显示出p型性质,而N掺杂的ZnO薄膜由于N原子处于非激活状态而呈现高阻,这说明N-Al共掺杂对ZnO中N原子的活化起到一定作用。     

Effects of annealing on structural,optical and electrical properties of Al-doped ZnO thin films

Transparent conducting oxide (TCO) thin films such as SnO2, In2O3, and Cd2SnO4, have been used extensively as sensor devices, surface acoustic wave devices, coating to heat glass windows and transparent electrodes for solid state display devices, solar cells[1,2] because of their high optical transparency in the visible range, infrared reflec-tance and low d.c. resistivity. Although SnO2 film was developed early, nowadays Sn-doped In2O3 (ITO) films are the predominant TCO thin film in …     

通过交替生长气氛调控N掺杂ZnO薄膜电学特性

使用分子束外延方法在c面蓝宝石衬底上生长了系列氮掺杂ZnO薄膜样品。在连续的富锌气氛环境中生长的样品,由于存在大量的施主缺陷,呈现n型电导。为了抑制施主缺陷带来的补偿效应,在生长过程中,通过周期性补充氧气,形成周期性的富氧气氛,缓解了氮掺杂浓度和施主缺陷浓度之间的矛盾。光致发光测量表明,通过交替生长气氛,氧空位和锌间隙等缺陷在薄膜中得到了显著抑制。通过交替生长气氛生长的外延薄膜的结晶质量也有所提高。样品显示出重复性较高的p型电导,载流子浓度可达到10¹⁶ cm^-3。周期性补氧调节生长气氛的生长方式是一种有效实现p型掺杂ZnO的方法。     

Comparison of the optical properties of undoped and Ga-doped ZnO thin films deposited using RF magnetron sputtering at room temperature

The optical properties of undoped zinc oxide (ZnO) thin films of various thicknesses were compared with those of Ga-doped (GZO) thin films. Transparent, high-quality undoped ZnO and GZO films were deposited successfully using radio-frequency (RF) sputtering at room temperature. The films were polycrystalline with a hexagonal structure and a strongly preferred orientation along the c-axis. The films had an average optical transmission >85% in the visible part of the electromagnetic spectrum. The undoped ZnO thin films were more transparent than the GZO thin films. In the photoluminescence (PL) spectrum, ZnO film has higher quality than GZO as a result of decrease in the green emission intensity.     

柔性衬底上ALD法低温制备的ZnO薄膜的光学和电学特性(英文)

以二乙基锌和水分别作为金属前驱体和反应物,利用原子层沉积方法(ALD)在柔性衬底上生长ZnO薄膜,讨论了生长温度对薄膜特性的影响。用AFM、XRD和HALL等对薄膜的表面形貌、晶体结构和电学性质进行表征,并且用PL光谱表征了其光学特性。实验结果表明,随着生长温度(低温下)的升高,薄膜的晶体质量和光学特性得到改善。当生长温度为170℃时,薄膜呈现良好的c轴择优取向,且具有较高的电子浓度(5.62×1019cm-3)和电子迁移率(28.2 cm2·V-1·s-1)。