学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

铝镓氮半导体薄膜制备及场发射性能研究

作　者: 王峰瀛
导　师: 严辉
学　校: 北京工业大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 铝镓氮场发射缺陷能级结构调制
分类号: O484
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 81次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载

内容摘要

本论文针对当前薄膜型场发射冷阴极研究的热点问题——如何提高场发射电流密度并降低阈值电压,分别从厚度、表面以及结构调制的角度,研究各种因素对其场发射性能的影响。一方面旨在通过调制优化器件结构,促进真空微电子器件的应用;另一方面希望通过结构的优化研究场发射的物理机制和规律。研究了薄膜厚度对铝镓氮薄膜（GaN为例）场发射性能的影响。实验表明5nm超薄膜具有非常优异的场发射性能,在设定电流密度为1μA/cm²时,开启电场仅为0.78V/μm（为目前报道的GaN薄膜场发射最好结果）;对普通薄膜而言,同时存在一个场发射最佳膜厚值（本文为20nm）。薄膜厚度对场发射性能的作用,可能是薄膜内部空间电荷密度、有效势垒面积和电子散射三者共同作用的结果。研究了表面处理对铝镓氮薄膜（AlN为例）场发射性能的影响。经过90min H等离子体处理,薄膜表面粗糙度从1.0nm增大到2.4nm,但电流达到0.1μA/cm²所需电场从45V/μm增大到71.4 V/μm,场发射性能降低。H等离子体处理饱和了薄膜表面的悬挂键,使禁带中的缺陷能级（带）减少,电子占据态密度变少,减少了电子源的供给,使样品的场发射性能降低。研究了结构调制对场发射性能的影响。首先研究了厚度调制对两层AlN/GaN结构场发射性能的影响,AlN/GaN薄膜开启电场要比单层结构的AlN、GaN薄膜小一个数量级,场发射性能明显优于单层结构。初步探索了成分调制对铝镓氮薄膜场发射性能的影响,制备了Al_0.3Ga_0.7N复合半导体,发现其具有十分优异的场发射性能。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第1章绪论  9-19
  1.1 前言  9-10
  1.2 场发射简介  10-15
    1.2.1 场发射介绍  10-12
    1.2.2 金属场发射  12
    1.2.3 半导体场发射  12-13
    1.2.4 场发射 Fowler-Nordheim 方程  13-15
  1.3 铝镓氮概述  15-18
    1.3.1 铝镓氮晶体结构  15-16
    1.3.2 铝镓氮的性质  16-17
    1.3.3 铝镓氮场发射性能研究现状  17-18
  1.4 本文的研究目的及研究内容  18-19
第2章薄膜样品的制备表征及场发射测试方法  19-27
  2.1 薄膜制备及表面处理方法  19-23
    2.1.1 磁控溅射  19-20
    2.1.2 脉冲激光沉积  20-22
    2.1.3 MW-ECR-CVD  22-23
  2.2 薄膜样品的结构表征及性能测试  23-26
    2.2.1 薄膜的厚度测量  23-24
    2.2.2 薄膜的结构及成分分析  24
    2.2.3 薄膜的表面形貌分析  24-25
    2.2.4 样品的场发射性能测试  25-26
  2.3 本章小结  26-27
第3章非晶GaN薄膜的制备及厚度对其场发射性能的影响  27-39
  3.1 引言  27
  3.2 薄膜样品制备及表征  27-30
  3.3 场发射性能测试及分析  30-34
  3.4 薄膜厚度对场发射性能影响的理论分析  34-37
  3.5 本章小结  37-39
第4章非晶AlN薄膜的制备及表面处理对其场发射性能的影响  39-45
  4.1 引言  39
  4.2 薄膜样品制备及表面处理  39-41
  4.3 场发射性能测试及分析  41-42
  4.4 表面处理对场发射性能的影响机制  42-44
  4.5 本章小结  44-45
第5章结构调制对AlxGa1-xN薄膜场发射性能的影响  45-55
  5.1 引言  45-46
  5.2 厚度调制的AlN/GaN薄膜的制备及其场发射性能  46-50
  5.3 复合铝镓氮薄膜制备及成分调制对其场发射性能的影响  50-53
  5.4 本章小结  53-55
结论  55-57
参考文献  57-66
攻读硕士学位期间发表的学术论文  66-67
致谢  67

铝镓氮半导体薄膜制备及场发射性能研究

内容摘要

全文目录

相似论文