溶膠-凝膠法制備GaN基LED緩沖層氧化鋅薄膜的研究.pdf

1、氧化鋅(ZnO)是一種典型的Ⅱ-VI族寬帶隙化合物半導(dǎo)體材料，具有六方纖鋅礦結(jié)構(gòu),它的禁帶寬度為3.37eV，激子束縛能為60meV。氧化鋅晶體在c軸垂直面上具有對(duì)稱的電學(xué)性質(zhì)和彈性，而在c軸方向擇優(yōu)取向的多晶薄膜具有單晶體似的壓電性和光電性質(zhì)。此外，ZnO在晶格常數(shù)和熱膨脹系數(shù)上與GaN最為接近, ZnO在a軸向與GaN的失配度是1.9％,在c軸向與GaN的失配度僅為0.4%，因此，高質(zhì)量的ZnO薄膜能作為GaN薄膜的緩沖層。這些突出

2、的物理特性和平整均勻的表面形貌，使得ZnO薄膜可以廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域當(dāng)中。
　　本文以醋酸鋅(Zn(CH3COO)2·2H2O)為前驅(qū)體，乙二醇甲醚(CH3OCH2CH2OH)為溶劑，乙醇胺(HOCH2CH2NH2)作為穩(wěn)定劑，采用溶膠—凝膠法在藍(lán)寶石基片上制備了ZnO薄膜。主要研究了溶膠濃度(0.5mol/l、0.75mol/l、1mol/l)、退火溫度(500-1000℃)以及薄膜厚度(1層膜、2層膜、3層膜、5層膜、7層膜、8

3、層膜、10層膜)對(duì)薄膜晶體結(jié)構(gòu)、結(jié)晶狀況、表面形貌的影響，利用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)。原子力顯微鏡(AFM)、光致發(fā)光光譜儀(PL)等對(duì)制備的ZnO薄膜進(jìn)行了表征和性能研究。
　　研究表明：采用溶膠-凝膠法所制備的ZnO薄膜為纖鋅礦型結(jié)構(gòu)，溶膠濃度為0.75mol/l時(shí)薄膜C軸取向性好，晶體顆粒均勻致密，空位及缺陷濃度不高。相同條件下(溶膠濃度0.75mol/l、提拉速度18mm/min、退火條件：900℃