氧化鋅(ZnO)一直以來都是第三代半導(dǎo)體中的熱門研究對象,它屬于II-VI族直接帶隙寬禁帶半導(dǎo)體,在新型光電功能器件方面有很大的應(yīng)用前景。目前常規(guī)的ZnO單晶生長方法為水熱生長法和助熔劑法,在生長過程中必須加入礦化劑或助熔劑,這會造成生長出來的ZnO單晶中含有一定量的非故意摻雜元素,如:Li⁺,Na⁺等,極大地影響ZnO單晶的結(jié)晶質(zhì)量和光電性能。相比而言,化學(xué)氣相輸運法可以獲得更高純度和結(jié)晶質(zhì)量的ZnO單晶。本文擬通過化學(xué)氣相輸運法,采用同質(zhì)外延與異質(zhì)外延的方式獲得高質(zhì)量的ZnO單晶,揭示其結(jié)構(gòu)和光電性能的調(diào)控規(guī)律,主要內(nèi)容分為兩個部分:1、ZnO單晶同質(zhì)外延;實驗采用新設(shè)計的石英安瓿瓶構(gòu)建化學(xué)氣相輸運外部體系,以水熱合成ZnO(0002)基片作為晶體生長籽晶,同質(zhì)外延生長ZnO單晶,測試分析其結(jié)構(gòu)和光電性能。通過SIMS測試和ICP測試分析表明與水熱合成ZnO單晶雜質(zhì)含量相比,同質(zhì)外延ZnO單晶雜質(zhì)含量大幅減少,部分雜質(zhì)濃度降低一個數(shù)量級。未退火的ZnO單晶內(nèi)部存在氧空位可以通過退火的方式去除;通過殘余應(yīng)力分析,在生長過程中壓應(yīng)力逐漸降低,...

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1、緒論
    1.1 ZnO的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
        1.1.1 ZnO的晶體結(jié)構(gòu)
        1.1.2 ZnO的物理化學(xué)性質(zhì)
        1.1.3 制約ZnO更廣應(yīng)用的問題
    1.2 ZnO單晶的制備方法
        1.2.1 水熱法生長ZnO單晶
        1.2.2 助熔劑法生長ZnO單晶
        1.2.3 物理氣相輸運法生長ZnO單晶
    1.3 化學(xué)氣相輸運法生長ZnO單晶
        1.3.1 采用不同傳輸劑生長ZnO單晶
        1.3.2 無籽晶法生長ZnO單晶
        1.3.3 籽晶法生長 Zn O 單晶
        1.3.4 CVT法的優(yōu)勢
    1.4 內(nèi)容與意義
        1.4.1 研究內(nèi)容
        1.4.2 研究意義
2、實驗
    2.1 CVT法生長ZnO單晶原理設(shè)計
        2.1.1 熱力學(xué)過程分析
        2.1.2 ZnO生長動力學(xué)研究
    2.2 實驗材料
    2.3 實驗設(shè)計
        2.3.1 同質(zhì)外延生長
        2.3.2 異質(zhì)外延生長
        2.3.3 樣品加工
        2.3.4 化學(xué)腐蝕
    2.4 實驗表征
        2.4.1 結(jié)構(gòu)表征
        2.4.2 性能表征
3、同質(zhì)外延ZnO單晶
    3.1 引言
    3.2 ZnO單晶生長過程分析
    3.3 結(jié)構(gòu)分析
        3.3.1 EDS分析
        3.3.2 XRD分析
        3.3.3 TOF-SIMS 分析
        3.3.4 殘余應(yīng)力分析
        3.3.5 拉曼光譜分析
        3.3.6 XPS 分析
    3.4 光電性能分析
        3.4.1 熒光光譜分析
        3.4.2 霍爾分析
    3.5 本章小結(jié)
4、異質(zhì)外延ZnO單晶光電性能
    4.0 引言
    4.1 結(jié)構(gòu)分析
        4.1.1 表面形貌
        4.1.2 EDS分析
        4.1.3 XRD衍射分析
        4.1.4 位錯密度分析
        4.1.5 二次離子質(zhì)譜分析
    4.2 光電性能分析
        4.2.1 透過率分析
        4.2.2 霍爾分析
    4.3 提高異質(zhì)外延ZnO單晶結(jié)晶質(zhì)量的探索
        4.3.1 思路
        4.3.2 探索實驗的方案
        4.3.3 實驗探索階段性成果
    4.4 本章小結(jié)
5、結(jié)論
致謝
參考文獻
攻讀學(xué)位期間取得的研究成果
    論文發(fā)表
    專利發(fā)表



本文編號：3803102