ZnO:Al透明导电薄膜与ZnO器件的制备及性质的研究

磁控溅射论文 AZO薄膜论文 发光器件论文 H_2掺杂论文 溶胶-凝胶论文
论文详情
本论文采用射频磁控溅射的方法,利用掺有2 wt % Al2O3(99.99 %)的ZnO(99.99 %)陶瓷靶,在玻璃基片上制备Al:ZnO(AZO)透明导电薄膜。在Ar背景气体中、不同生长温度条件下,电阻率随着生长温度的升高先降低,之后呈升高趋势。说明在100℃-300℃条件下可生长出低电阻率、高透射率的AZO薄膜。固定衬底温度与靶距,随着氩气氛的压强的增大(1 Pa~3 Pa),AZO薄膜的电阻率持续下降,晶粒尺寸不断变小,结晶度逐渐变小,结晶质量逐渐变差。进一步,我们在p-Si及n-GaAs衬底上成功制备的AZO薄膜发光器件,在黑暗的环境中可以明显的发现他们的发光现象,并得到了AZO/n-GaAS器件的EL谱。为了进一步降低薄膜的电阻率,采用在背景气氛氩中通氢的方法,利用射频磁控溅射法生长AZO薄膜。发现嵌入Zn-O键中的氢原子存在饱和阶段,在此阶段H2可以改善AZO薄膜的光学、电学等特性,在不影响透射率的前提下,可以进一步降低AZO薄膜的电阻率。制作了ZnO粉体材料的气敏传感器,并测量了器对VOC气体的敏感特性。实验表明,在500℃,700℃,900℃烧结的粉体所制备的器件中,500℃的粉体对VOC气体最为敏感。这是因为500℃烧结的粉体的纳米颗粒小,比表面积大,氧吸附量则大,材料的气体灵敏度高。为了进一步改善器件的性质,我们掺入了2 %的TiO2,可以明显观察到器件对乙醇的灵敏度明显提高,并且最佳工作电流明显降低。这对于低功耗器件的开发是很有意义的。
提要第4-8页
第一章绪论第8-29页
    1.1 ZnO 材料结构与基本特性第9-12页
    1.2 ZnO 薄膜发光特性研究进展第12-14页
    1.3 ZnO 薄膜掺杂及ZnO 器件研究进展第14-24页
        1.3.1 n 型掺杂的ZnO 材料第14-15页
        1.3.2 p 型掺杂的ZnO 材料第15-19页
        1.3.3 ZnO 基三元材料的研究第19-21页
        1.3.4 关于ZnO 器件的研究第21-24页
    1.4 ZnO 材料的应用第24-27页
    1.5 本论文的主要研究内容第27-29页
第二章ZnO 材料的制备方法与相关测试方法第29-46页
    2.1 ZnO 材料的制备方法第29-35页
        2.1.1 磁控溅射法制备ZnO 薄膜第29-33页
        2.1.2 溶胶凝胶(sol-gel)法制备纳米ZnO 粉体第33-35页
    2.2 薄膜材料与纳米材料的表征方法第35-46页
        2.2.1 霍尔效应原理及应用第36-38页
        2.2.2 X 射线衍射方法(XRD)测量晶体结构第38-40页
        2.2.3 光致发光谱(PL)的测量第40-42页
        2.2.4 X 射线光电子能谱(XPS)第42-43页
        2.2.5 透射-反射谱(Transmission and reflection spectra)第43-44页
        2.2.6 其他测试方法第44-46页
第三章Ar 气氛下磁控溅射制备AZO 透明导电薄膜及发光器件第46-72页
    3.1 AZO 透明导电薄膜生长机理第46-49页
    3.2 AZO 透明导电薄膜特性随衬底温度变化研究第49-56页
        3.2.1 AZO 透明导电薄膜制备第49-50页
        3.2.2 AZO 薄膜的XRD 测试分析第50-52页
        3.2.3 AZO 薄膜的霍尔测试第52-55页
        3.2.4 AZO 薄膜的透射谱第55-56页
    3.3 AZO 透明导电薄膜特性随工作气压变化的研究第56-60页
        3.3.1 AZO 薄膜的XRD 测试第56-58页
        3.3.2 电学特性分析第58-59页
        3.3.3 透射谱测试第59-60页
    3.4 AZO 异质结发光器件的制备及表征第60-70页
        3.4.1 器件的制作过程第62页
        3.4.2 器件的XRD 测试第62-64页
        3.4.3 光学特性分析第64-65页
        3.4.4 AZO/n-GaAS 器件与AZO/p-Si 器件的电致发光第65-67页
        3.4.5 AZO/p-Si 器件光电特性第67-70页
    3.5 本章小结第70-72页
第四章磁控溅射法在背景Ar 气中掺H_2制备AZO 薄膜第72-98页
    4.1 AZO 薄膜特性随掺H2量变化研究第74-82页
        4.1.1 样品的制备及表征的手段第74页
        4.1.2 XRD 测试及SEM 表征第74-79页
        4.1.3 电学特性及化学成分测量第79-81页
        4.1.4 透射谱第81-82页
    4.2 背景Ar 气中掺H_2 制备的AZO 薄膜特性随衬底温度变化研究第82-89页
        4.2.1 X 射线衍射、扫描电镜测试第82-86页
        4.2.2 电学性质变化第86-88页
        4.2.3 光学性质第88-89页
    4.3 低温H_2掺杂制备AZO 薄膜及特性研究第89-96页
        4.3.1 AZO 薄膜样品制备过程第89页
        4.3.2 AZO 薄膜的XRD 及SEM 测量第89-92页
        4.3.3 透射及电学特性分析第92-93页
        4.3.4 XPS 光电子能谱分析第93-96页
    4.4 本章小结第96-98页
第五章ZnO 粉体的制作及气敏特性的研究第98-124页
    5.1 ZnO 半导体气体传感器的敏感机理第99-105页
        5.1.1 气体传感器简介第99-102页
        5.1.2 ZnO 表面电导型气敏元件的工作原理第102-105页
    5.2 ZnO 气敏材料的制备及表征第105-112页
        5.2.1 纳米ZnO 制备方法概述第105-108页
        5.2.2 纳米ZnO 粉体材料的制备及表征第108-112页
    5.3 ZnO 气敏元件的制备及其气敏性能研究第112-122页
        5.3.1 气敏元件的制作工艺第112-114页
        5.3.2 纯ZnO 元件气敏特性的测试与分析第114-121页
        5.3.3 以TiO_2材料为掺杂剂元件的研制第121-122页
    5.4 本章小结第122-124页
结论第124-126页
参考文献第126-137页
攻读博士学位期间发表学术论文情况第137-138页
致谢第138-140页
摘要第140-142页
Abstract第142-144页
论文购买
论文编号ABS1956662,这篇论文共144页
会员购买按0.30元/页下载,共需支付43.2
不是会员,注册会员
会员更优惠充值送钱
直接购买按0.5元/页下载,共需要支付72
只需这篇论文,无需注册!
直接网上支付,方便快捷!
相关论文

点击收藏 | 在线购卡 | 站内搜索 | 网站地图
版权所有 艾博士论文 Copyright(C) All Rights Reserved
版权申明:本文摘要目录由会员***投稿,艾博士论文编辑,如作者需要删除论文目录请通过QQ告知我们,承诺24小时内删除。
联系方式: QQ:277865656