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非晶MgZnO薄膜制备及其光电探测器研究(3)

时间:2021-06-16 22:03来源:毕业论文
朱德亮,陈吉星等人[21]采用了脉冲激光沉积法在单晶硅和石英衬底上生长一系列 MgZnO 薄膜。实验前先把腔底抽到一定真空度,通过改变通入氧气的流量大

朱德亮,陈吉星等人[21]采用了脉冲激光沉积法在单晶硅和石英衬底上生长一系列 MgZnO 薄膜。实验前先把腔底抽到一定真空度,通过改变通入氧气的流量大小,使 得薄膜在不同的工作压强下生长,再在一定的激光强度和激光频率、衬底温度、靶间 距下生长 2 小时。

(3)金属有机气相沉积法:以金属有机物和氢化物作为原料,用热分解的方式 生长化合物半导体薄膜的一种制备方法。曹建明采用金属有机气相沉积(MOCDV)

[22,23]技术,生长室由内外两层石英套管组成,套管外缠绕高频线圈对石墨基座加热,

并通过点伺服系统控制源的切换、生长温度和生长压力。生长室压力控制在 1-133Pa, 生长温度漂移控制在±1℃。图 1.1 为 LP-MOCVD 制备设备。

这种制备方法的优点是:设备简单;以热分解的方式生长,控制的参数少,适宜 批量生产;外延生长速度与金属有机源供给量成正比,可改变供给量调节外延生长速 度,实现对生长的薄膜进行精确地控制;沉积速率低,结晶质量较好;并且有机源和 反应生成物无腐蚀性;可实现低压外延生长,得到的外延层组分和厚度都较为均匀。

 

 

 

 

 

LP-MOCVD 制备设备

图 1.1:LP-MOCVD 制备设备

1.2 磁控溅射中 MgZnO 薄膜性能的影响因素

据研究表明,磁控溅射法制备得到的 MgZnO 薄膜的性能的主要影响因素有以下 这些:

1.溅射功率:溅射功率的提高带动了结晶质量的提高,引起了 MgZnO 薄膜的晶 格应变,MgZnO 薄膜表面均方根粗糙度也随之变大,因此较小的溅射功率有利于薄 膜表面粗糙度的降低。

2.衬底温度:当衬底温度处于低于 400 或者高于 530℃的温度范围时,所得到的 MgZnO 薄膜呈现 n 型,在 400-530℃温度范围则为 p 型。当薄膜为 p 型时,电阻率随 温度的升高而降低,载流子浓度随温度的升高而增加。总体来说,随着衬底温度升高, 薄膜的结晶变好,电阻率降低,霍尔迁移率增大,载流子浓度增大但不显著。

3.生长时间:随着生长时间的增加,即溅射时间的增长,MgZnO 薄膜的厚度越厚, 洁净质量越好,薄膜晶粒变大,表面均方根粗糙度也变大。

4.衬底类型:MgZnO 薄膜在石英和玻璃片上生长时,呈现 p 型导电性能,性能较 为稳定;而 n 型硅片上生长的薄膜,具有更低的电阻率,虽然呈现为 p 型导电,但其 性能并不够稳定。

5.Mg 含量的影响:Mg 含量的增加或者减少会导致薄膜带隙宽度以及 c 轴晶格常 熟的不断变化。

6.退火温度:不用温度退火后对应的 MgZnO 薄膜中的缺陷和杂质不同,退火后 与退货前 MgZnO 薄膜表面形貌与晶粒尺寸也有很大的区别。

 

 

 

7.氧分压的影响:通过改变衍射峰的强度和半高宽不改变衍射峰的位置来改变 MgZnO 薄膜的晶化质量,氧分压的增加使得薄膜的白哦面平整度上升。

1.3    MgZnO 光电探测器存在的主要问题和发展趋势

经过前人的的不断研究,对于 MgZnO 探测器的研究仍存在一些问题需要解决, 例如:MgZnO 薄膜材料的带隙和结晶质量问题;MgZnO 薄膜的结构存在分相问题; MgZnO 材料与金属的接触问题;p-n 结型 MgZnO 太阳盲紫外探测器的制备问题;基 于 MgZnO 材料自身的施主型缺陷及自补偿等问题,p 型材料生长困难以及 MgZnO 雪 崩光电二极管的研制需要。 非晶MgZnO薄膜制备及其光电探测器研究(3):http://www.youerw.com/cailiao/lunwen_77019.html

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