As掺杂p型ZnO薄膜的生长及ZnO/GaAs异质结电致发光特性的研究

ZnO作为一种宽禁带半导体材料(Eg≈3.3eV),其激子束缚能高达60meV,比室温热离化能26meV大很多,是一种合适的用于室温或更高温度下的紫外发光材料,具有大束缚能的激子更容易在室温下实现高效率的受激发射。因此,对ZnO的研究已成为继GaN之后宽禁带半导体研究的又一热点。本论文的主要工作是利用等离子增强MOCVD法在GaAs衬底和溅射了GaAs层的常用半导体衬底上生长ZnO薄膜。退火后通过GaAs衬底上As的扩散,得到p型ZnO薄膜,并论证了As原子在ZnO薄膜中形成AsZn-2VZn缺陷是导致薄膜转变为p型的原因。同时采用同样的生长方法,在GaAs衬底上形成ZnO/GaAs异质结二极管,绘制并分析讨论了器件的I-V曲线和异质结结构的能带示意图,解释了p-ZnO/n-GaAs结构的电致发光现象。另外,我们创新出一种相对经济的方法生长p-ZnO薄膜。我们采用溅射的衬底成功地只把As原子引入到ZnO薄膜当中,经过hall测试,确定导电类型为P型。实验结果表明,在溅射了GaAs层的衬底上生长的ZnO薄膜的晶体质量和光致发光特性良好。