| 题名 | MOCVD制备纳米ZnO薄膜及掺杂研究 |
| 作者 | 李海山 |
| 答辩日期 | 2018 |
| 导师 | 于富成 |
| 关键词 | 金属有机化学气相沉积 ZnO薄膜 Na-N共掺 光学带隙 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 本文通过金属有机化学气相沉积法在石英衬底上成功制备出了纳米Zn O薄膜,探究了在沉积过程中的实验条件对Zn O制备的影响。同时通过Na-N共掺探究了掺杂对其结构和光学性质的影响。得到了以下结论:1.沉积温度在Zn O薄膜生长中起着至关重要的作用,在研究中我们发现,当衬底温度为800℃时最有利于晶体的生长,当衬底温度较低时晶体形核势垒较高不利于晶体的生长,当衬底温度较高时,原子的迁移激活能较高不利于形成稳定的晶体;通入的氧源与锌源蒸汽量是影响晶体结晶质量的一个重要参数,当通入的氧源量较低时,不利于锌源的氧化造成晶体缺陷较多,当通入的氧源量较高时,会造成气体总流量过大,不利于晶体的生长,同时过量的氧源又会形成相关的氧缺陷使晶体质量降低;在锌源通入量中,随着锌源量的增多使得Zn O的结晶量增多,但是相应的也会使得相关缺陷也增多,所以只有适量的氧源与锌源量才能形成高质量的薄膜。在本实验中,我们最终确定了氧源流量为130 sccm,锌源流量为150 sccm时最有利于ZnO晶体的生长。2.在Na掺杂实验中,我们发现当Na源流量低于50 sccm时是以Na+取代Zn2+为主,且随着Na源流量的增加薄膜的晶粒尺寸增大,由于莫斯-布尔斯坦效应使得光学带隙变宽。当Na源流量高于50 sccm时,其过量的Na+会进入晶格间隙形成间隙缺陷,缺陷的产生会破坏晶体的结晶性,从而导致晶粒尺寸的减小。缺陷能级的产生还导致Zn O薄膜的光学带隙变窄。在N掺杂实验中,我们发现较低流量掺杂时N原子会首先进入间隙位置,形成间隙缺陷降低薄膜的结晶质量。随着流量增加后,间隙N会与氧空位发生补偿效应,从而使薄膜结晶质量有所提高。继续提高N流量后替位N达到饱和过量的N元素会进入晶格间隙,导致薄膜结晶质量下降。同时N掺杂后由于N的2p轨道与O的2p轨道电子会产生杂化现象,导致掺杂后薄膜的光学带隙变窄。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 65 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/93648]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李海山. MOCVD制备纳米ZnO薄膜及掺杂研究[D]. 2018. |
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