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MgZnO日盲紫外探测器的制备和性能研究

作　者: 曹建明
导　师: 秦杰明；张振中；蒋大勇
学　校: 长春理工大学
专　业: 材料学
关键词: 立方MgZnO合金薄膜 MOCVD MSM型结构日盲紫外探测器
分类号: TN23
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

MgZnO合金薄膜材料可以调制带隙范围很宽(3.37eV-7.8eV),涵盖了整个日盲紫外波段。这使得MgZnO可用于高灵敏度的日盲型紫外探测器。与GaN基材料相比,MgZnO具有自己的独特的优点,其生长温度低,有匹配的衬底(ZnO或MgO)等,这使得其缺陷密度远远小于GaN基材料,给器件性能提供了提升的空间。在本文中,采用金属有机气相沉积的方法(MOCVD)制备了单一立方相结构的、高Mg组分(Mg组分在0.5以上)的MgZnO合金薄膜。在此基础上,制备了MSM型MgZnO基日盲紫外探测器,实现了日盲紫外探测。具体研究内容如下：1.采用金属有机气相沉积(MOCVD)方法,并通过改善生长条件,生长出了具有较高晶体质量的高Mg组分MgZnO合金薄膜材料。2.在氧气氛围下,对利用MOCVD方法制备Mg0.57Zno.43O样品进行一系列后期退火处理,退火温度分别为550℃,650℃,750℃,850。C,发现退火后的合金薄膜晶体质量有了大幅度的改善。3.制备了MSM型MgZnO基日盲紫外探测器,该探测器的基底为Mg组分为0.54的MgZnO合金薄膜材料,并对器件进行了光响应和I-V特性等表征。结果表明,在外加15V的偏压下,器件的光响应探测截止边在277nm,符合我们需要的日盲紫外探测,而且器件在5V偏压下,器件暗电流值为3pA。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-8
第一章绪论  8-16
  1.1 引言  8
  1.2 半导体紫外光电探测器  8-12
    1.2.1 半导体光电探测器的几个重要参数  9-12
    1.2.2 理想日盲半导体紫外光电探测器的特点  12
  1.3 MGZNO基紫外探测器的优势以及其发展现状  12-14
    1.3.1 MgZnO基探测器的优势  12-13
    1.3.2 MgZnO紫外探测器的研究现状  13-14
  1.4 MGZNO合金薄膜材料及日盲紫外探测器存在的问题  14-15
  1.5 本论文的选题依据以及研究内容  15-16
第二章 MGZNO合金薄膜材料及其探测器件的制备与表征  16-26
  2.1 MGZNO合金薄膜材料的制备技术  16-18
    2.1.1 金属有机气相沉积(MOCVD)技术  16-17
    2.1.2 退火装置  17-18
  2.2 日盲紫外探测器件的制备工艺  18-19
    2.2.1 金属电极蒸镀  18
    2.2.2 光刻、腐蚀工艺  18-19
  2.3 MGZNO合金薄膜薄膜性质表征手段  19-24
    2.3.1 透射和吸收光谱  19-20
    2.3.2 X射线衍射普  20-21
    2.3.3 扫描电子显微镜  21-22
    2.3.5 能量色散谱仪  22
    2.3.6 霍尔效应测量系统  22-24
  2.4 紫外探测器件性能测试手段  24-25
    2.4.1 光谱响应测试  24-25
    2.4.2 瞬态响应测量  25
  2.5 本章小结  25-26
第三章立方相MGZNO薄膜材料制备与表征  26-40
  3.1 ZNO的制备与结构以及光学性质的表征  27-32
    3.1.1 ZnO的一些基本性质  27-28
    3.1.2 ZnO的制备  28-29
    3.1.3 ZnO结构和光学性质的表征  29-32
  3.2 MGZNO的制备与结构以及光学性质的表征  32-39
    3.2.1 MgZnO材料的特性  32-33
    3.2.2 Mg组分为0.14的六方相MgZnO的制备与性能研究  33-36
    3.2.3 Mg组分为0.57的立方相MgZnO的制备与结构、光学性质研究  36-39
  3.3 本章小结  39-40
第四章高MG组分立方相MGZNO薄膜的退火研究  40-45
  4.1 热退火对MG组分为0.57的立方相MGZNO薄膜的晶体质量与相稳定性的影响  40-42
  4.2 热退火对MG组分为0.57的立方相MGZNO薄膜的表面形貌和光学性质影响  42-44
  4.3 本章小结  44-45
第五章 MSM型日盲紫外探测器的制备与特性研究  45-52
  5.1 半导体光电探测器的分类和特点  45-47
  5.2 MG_xZN_(1-x)O MSM型结构紫外探测器的制备与性质研究  47-51
    5.2.1 MSM型结构探测器的原理与特性  47-48
    5.2.2 MSM型结构日盲紫外探测器制备  48-50
    5.2.3 MSM型Mg_(0.54)Zn_(0.46)O基紫外探测器的性能表征  50-51
  5.3 本章小结  51-52
第六章结论与展望  52-53
  6.1 全文总结  52
  6.2 研究展望  52-53
致谢  53-54
参考文献  54-57
硕士期间学术成果和参与项目  57

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