Si基ZnO薄膜的異質外延及其特性研究.pdf

1、中國科學技術大學博士學位論文Si基ZnO薄膜的異質外延及其特性研究姓名：朱俊杰申請學位級別：博士專業(yè)：凝聚態(tài)物理指導教師：傅竹西20050501中國科學技術大學博士學位論文摘要ZnO薄膜的發(fā)光始終隨著生長溫度的增加，晶粒尺寸的變大，而得到增強。在ZnO薄膜生長結束后，通過適當?shù)耐嘶鹛幚恚梢赃M一步提高ZnO薄膜的結晶質量，增強發(fā)光特性。并通過對不同氣氛熱退火樣品的發(fā)光以及XPS分析，發(fā)現(xiàn)ZnO發(fā)光中的綠光中心與Ozn有關，而并非由v。引

2、起。N2總流量在MOCVD制備ZnO薄膜的過程中，對于生長速率以及薄膜表面形貌等特性，也有者重要的影響。結合生長動力學的分析，ZnO薄膜的生長速率，隨N2流量的加大由質量輸運控制，轉化為受表面動力學因素控制，表面也變得粗糙。通過發(fā)光光譜的研究發(fā)現(xiàn)，在較大的N2總流量時，很有可能產生了(N)o的受主能級，能級位置在價帶頂195meV左右。3，SiC過渡層生長單晶ZnO薄膜在Si(100)和si(111)襯底上利用SiC作過渡層生長Zn0薄

3、膜，并建立了薄膜的外延模型，研究發(fā)現(xiàn)Si(111)襯底上得到的3CSiC(111)薄膜更適含于作為過渡層，生長高質量的Zn0薄膜。且在si(111)襯底上，由于SiC過渡層的引入，減小了Si襯底與Zn0薄膜之間的晶格失配和熱膨脹系數(shù)差異，Zn0薄膜的結晶質量比Si襯底上直接制備的Zn0薄膜有了很大程度的提高。同時，通過研究發(fā)現(xiàn)，Zn0薄膜的結晶質量與si襯底上，3C—SiC過渡層的結晶質量有著密切的聯(lián)系。在相同的Zn0薄膜生長條件下，Z

4、n0薄膜的結晶質量隨SiC過渡層結晶質量的提高而提高。SiC薄膜的結晶質量，主要受生長溫度及厚度等因素控制。膜厚可以通過增大SiH。流量來實現(xiàn)，但當SiC結晶質量達到一定程度時對Zn0薄膜結晶質量的影響明顯減小。通過與6HSiC體單晶襯底上生長Zn0薄膜的比較發(fā)現(xiàn)，在Si(111)襯底上利用高質量的3CSiC作為過渡層制備的ZnO薄膜，其結晶質量可以和6H—SiC襯底上生長的Zn0薄膜相媲美。且通過生長條件的優(yōu)化，在si(111)襯底上