热蒸发分解法制备多晶氧化锌薄膜以及性能研究

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氧化锌是一种多用途的宽禁带半导体材料。相比传统的半导体材料,ZnO薄膜具有成本低廉,生长温度低,禁带宽度大(3.37eV),激子复合能高(60meV),受激辐射阈值较低,能量转换效率高等优点。近年来,ZnO作为宽禁带半导体材料的研究尤其受到人们的重视。在本论文中,我们发展了一种简单的制备ZnO薄膜的方法一热蒸发分解法,并通过衬底温度控制,得到两种导电类型的薄3膜(p型/n型)。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、Hall效应测试仪、荧光光谱仪等手段对ZnO薄膜的结构和电学、光学性能进行了分析。通过SEM观察,发现在不同衬底温度下,薄膜表面具有不同形貌特征。XRD结果表明,ZnO薄膜为六角纤锌矿结构,但在高角度时可以观察到衍射峰的分裂,表明了ZnO薄膜中结构的非均一性。所得到的ZnO薄膜在蓝光波段具有强烈的受激发射。霍尔效应测量显示在衬底温度低于480℃时,薄膜为空穴导电(p-type),而高于480℃时,为电子导电(n-type)。并在此基础上探讨了热蒸发分解方法中各种工艺参数对于ZnO薄膜性能和结构的影响,通过参数优化,得到了高载流子浓度、低电阻率的p型导电ZnO薄膜。
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