磁控溅射制备p型ZnCdO薄膜及其性能研究

《磁控溅射制备p型ZnCdO薄膜及其性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学校代码：10203研究生学号：1414484分类号：TN383密级：无硕士学位论文磁控溅射制备p型ZnCdO薄膜及其性能研究Investigationonthefabricationandpropertiesofp-typeZnCdOthinfilmsynthesizedbymagnetronsputtering作者：宋燕平指导教师：华中(教授)学科专业：材料物理与化学学位类型：学术型硕士2017年6月独创性声明本人郑重声明：所圼交的学位论文，是本人在导师指导下？独立进行研宄工作所取得的研宄成果。除文中已经标明引用的内咨外，本论文不包含任何其他个

2、人或集体已经发农或撰写过的研宂成果？对本文的研宄做出贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明并表示谢意？本声明的法律结果由本人承担，学位论文作者签名：ＭＭ曰期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解吉林师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即：吉林师范大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和磁盘，分内允许论文被査阅和借阅。本人授权吉林师范大学可以将学位论文的全部或部》检索，可以采用影印、缩印或容编入《吉林师范大学硕士学位论文全文数据库？文提交其它复制手段保存、汇编学位论文？授权吉林师范大学根据

3、需要将学位论ＣＮＫＩ在《中国优秀硕士学位论文全文数据到中国学术期刊（光盘版）电子杂志社（）表。库》中以电子、网络及其他数字媒体形式公开出版或发（保密的学位论文在解密后适用本授权书）Ｉ料指导教师签名：学位论文作者签名：曰期曰吉林师范大学硕士学位论文摘要近年以来，为了获得ZnO基LED紫外电致发光，人们对能带带隙工程制备的ZnO垒层和阱层材料做了深入的研究。考虑到Cd和Zn均为+2价元素，并且CdO具有更窄的直接带隙2.3eV，当Cd掺入ZnO晶格替代Zn的位置形成ZnCdO合金时，其带隙随着Cd含量的增加而逐渐减小。因此，ZnCdO是

4、ZnO体系的理想阱型材料。本论文将围绕ZnCdO薄膜的制备及其光电性能的表征来展开，以期实现以激子复合为主、高效稳定、波长可调的电致发光。理论研究表明，CdO的价带顶(VBM)能量位置比ZnO的高很多，这意味着通过Cd与ZnO的合金化可能提高ZnCdO的VBM能级位置，降低受主离化能，提高受主掺杂浓度，有利于获得低电阻、高空穴浓度的p型ZnCdO三元合金材料。本论文采用射频磁控溅射技术制备Na掺、N掺和Na-N共掺的ZnCdO，结合热处理技术实现ZnCdO薄膜的p型转变。采用XRD、TEM、XPS、UV、PL、Hall-effect等表征手段深入研究了ZnC

5、dO的结构和光电性能。在Na掺ZnCdO(ZCO:Na)的制备中，通过改变溅射气体中Ar和O2间的流量比(Ar:O2)获得了不同Na掺杂浓度的ZCO:Na，其最佳p型导电的ZCO:Na空穴浓度可达1016cm-3数量级，同时实现了较大幅度的带隙调控(3.37-3.04eV)。在此基础上，通过优化退火条件，发现退火温度(Tann)和退火时间(tann)对ZCO:Na的导电性能影响较大，只有在合适的、较小范围变化的Tann和tann下使Nai、Hi蒸发，同时使部分Nai施主转变成NaZn受主，才能获得p型性能较好的ZCO:Na薄膜。经过600°C、30min退火

6、处理后，获得了最佳p型导电的ZCO:Na，其载流子浓度为2.98×1017cm-3。在N掺ZnCdO(ZCO:N)的制备中，改变工作气体N2与Ar间的流量比(N2:Ar)，制得了高度择c向生长的ZCO:N薄膜。当N2:Ar从0:1增加至4:1时，紫外吸收蓝移，相比于纯ZnO，实现了14.2%的带隙调控。当N2:Ar=1:2时，ZCO:N表现出较好的p型导电性能。在成功制得p型ZCO:Na和ZCO:N薄膜的基础上，本论文进一步探究制备了Na-N共掺的ZnCdO[ZCO:(Na,N)]薄膜。其中，XPS的分析结果表明，Na和N主要以NaZn和NO受主的形式存在。

7、因此，对比Na单掺或N单掺，ZCO:(Na,N)的受主浓度提升显著，其空穴浓度最高可达7.84×1018I吉林师范大学硕士学位论文cm-3。这一系列工作将为ZnO基LED和LD器件的设计开发打下坚实的基础。关键词：ZnCdO；p型导电；磁控溅射；光电性能II吉林师范大学硕士学位论文AbstractInrecentyears,thefabricationofZnObarrierandquantumlayermaterialssynthesizedbybandgapengineeringwereinvestigatedextensivelyforthesakeo

8、fobtainingZnO-basedlightem