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氧化锌(ZnO)是一种宽禁带半导体,具有机电耦合性能良好、激子束缚能高等特点,而且ZnO原料易得,成本低且无毒。这些优异性能使其在气敏和压敏原件、压电器件、太阳能电池、薄膜透明二极管、激光二极管(LD)、紫外光电探测器、发光二极管(LED)等诸多领域有广泛应用。目前,氧化锌(ZnO)已成为制备室温紫外激光器件和短波长光电器件的半导体材料。在光电材料的应用领域中,如何获取高质量可重复生长的p型氧化锌(ZnO)薄膜成为主要的应用瓶颈和亟待解决的关键问题。根据p型ZnO薄膜制备工艺中存在的问题,本课题利用磁控溅射技术,以N2作为N掺杂源,通过改变掺杂浓度、溅射功率、退火气氛和退火温度等工艺参数制备出p型N掺杂Al:ZnO薄膜。采用霍尔(Hall)效应测试和紫外可见光光度计测试试样的光电性能,结合原子力显微镜(AFM)和X射线衍射(XRD)等测试技术,分析试样表面微观形貌和表面结构变化对薄膜光电性能的影响规律。得到了下面的一些结果:采用射频磁控溅射方法,以纯度99.99%的氧化锌铝陶瓷(Al的WAl=0.15)为靶材,以N2为N掺杂源,制备了光电性能优异的N掺杂Al:ZnO透明导电薄膜。薄膜可见光的平均透过率在85%以上;当在真空中采取退火温度为400℃和450℃,退火时长15分钟时,成功制备了 p型N掺杂Al:ZnO薄膜。不同溅射功率制备的N掺杂Al:ZnO薄膜,在不同的氮气和真空退火气氛条件下,所制备的薄膜都具有六角特征的氧化锌纤锌矿结构。随着溅射功率增大,结晶度越好,但功率过低或过高都增大了晶体缺陷,实验结果显示,在溅射功率为140w时制备的薄膜c轴择优取向性最佳。经过氮气退火处理,在溅射功率为140w和180w条件下,都成功制备了 p型N掺杂Al:ZnO薄膜。经真空退火处理的薄膜,在溅射功率为140w条件下,成功制备了 p型N掺杂Al:ZnO薄膜。设置氮氧比为9:1的条件下,在不同的退火气氛中成功制备了 p型N掺杂Al:ZnO薄膜,其中在氮气中退火制备的薄膜的性能更加优异。在本实验条件下,制备p型ZnO的最佳工艺参数是氮氧比9:1、溅射功率140w、退火温度400℃、在氮气退火气氛条件下退火15分钟。