激光MBE生长BN和AIN薄膜材料及光电性质研究.pdf

《激光MBE生长BN和AIN薄膜材料及光电性质研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、PhotoelectricPropertiesStudyofA1NandBNFilmsGrownwithLaserMolecularBeamEpitaxyADissertationSubmittedtotheGraduateSchoolofHenanUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceByWuYonghuiSupervisor：Prof．ZhangWeifengMay,2011—删㈣㈣㈣㈣：Y

2、190925。彳关于学位论文独创声明和学术诚信承诺本人向河南大学提出硕士学位申请。本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立完成的，对所研究的课题有新的见解。据我所知，除文中特别加以说明．标注和致谢的地方外，论文中不包括其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括其他人为获得任何教育、科研机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。在此本人郑重承诺：所呈交的学位论文不存在舞弊作伪行为，文责自负。学位申请人(学位论文作者)签名：20

3、11年岁月‘日关于学位论文著作权使用授权书本人经河南大学审核批准授予硕士学位。作为学位论文的作者，本人完全了解并同意河南大学有关保留、使用学位论文的要求，即河南大学有权向国家图书馆、科研信息机构、数据收集机构和本校图书馆等提供学位论文(纸质文本和电子文本)以供公众检索、查阅。本人授权河南大学出于宣扬、展览学校学术发展和进行学术交流等目的，可以采取影印、缩印、扫描和拷贝等复制手段保存，汇编学位论文(纸质文本和电子文本)。(涉及保密内容的学位论文在解密后适用本授权书)学位获得者(学位论文作者)签名：2011年；

4、月‘日学位论文指导教师签名：201l摘要包括AIN，BN，GaN和AIGaN在内的III-V族半导体具有较宽的直接带隙，在紫外光源和探测器方面的有着很好应用前景，同时它们都具有出色的物理化学性能，因而吸引了越来越多的科研工作者的关注。本文基于对L．MBE成膜过程的分析，明确了影响薄膜结晶的主要的参数；通过优化实验条件，成功制备了h．BN和AIN薄膜。并通过XRD、Raman、FTIR、SEM、EDS、XPS、UV．、乙NlR、I．V及电阻率测量等对薄膜结构、形貌、光学及电学性质进行了的表征，研究了衬底温度、

5、氮气压强、激光能量和本底真空等对薄膜光电性质的影响。取得了一些有意义的结果，主要结果如下：l、对L．MBE的成膜过程进行了细致的分析，发现激光的能量密度、脉冲宽度和环境气压共同决定了等离予体到达衬底表面的平均动能，从而和衬底温度等参数一起决定了薄膜的质量。2、用L．MBE在不同的衬底温度、激光脉冲能量和氮气压强下制备了BN薄膜，通过FTIR表征，薄膜均为纯相的六方结构。薄膜的结晶状况随着温度的升高、激光脉冲能量的增大而变好。Raman表征结果发现，在700℃、600mJ／pulse、氮气压强2×10‘2Pa

6、条件下制备的薄膜有明显的h-BN特征峰，表明薄膜具有一定的结晶度，通过XPS的表征结果发现其NfB比为0．958，接近化学计量比。3、在本底真空为5×lO击Pa不通入氮气的条件下，300mJ／pulse，不同的衬底温度条件下了制备了AIN薄膜。XRD表征发现低于600℃时，AIN薄膜是(002)择优取向；高于此温度时，薄膜为多晶。而且衬底的衍射峰只有在温度超过300℃时才逐步出现。同时通过反射谱和吸收谱发现，当温度小于300℃时，薄膜具有金属性。由此推断薄膜中含有金属Al。通过对薄膜电阻率的测量验证了这一推

7、断。4、在250。C，300mJ／pulse，不同的氮气压强下制备了AIN薄膜。XRD表征发现低2×10。Pa下薄膜的结晶最优，高于2x10‘2Pa时薄膜变为非晶。衬底峰只有在2×10之Pa时出现了。对薄膜的电阻率测量发现，其电阻率随着气压的上升而增大，这说明氮气对薄膜的氮损失有一定的补充，但是由于产生了碰撞而是等离子体速度变低，从而导致了薄膜的非晶结构。光学性能的表征也与以上分析相符。5、在700℃的衬底温度下，500mJ／pulse，不同的氮气压强下制备了AIN薄膜。XRD表征发现在2×10七Pa下沉积

8、的薄膜结晶良好，为(002)择优取向，但发现有Al的峰出现；IPa下沉积的薄膜结晶最优，有很好的(002)取向度；10Pa下沉积的薄膜呈现出非晶结构。SEM表征发现2×10‘2Pa时薄膜表面有很多颗粒，对同一区域进行了EDS测试发现，颗粒所在位置富铝但贫氮，结合XRD分析结果认为这些颗粒是金属铝颗粒。电阻率的测量发现，2×10之Pa下沉积的薄膜导电，电阻率约为9×100Q·cm，高于1Pa沉积的薄膜为绝缘体。通过