内容简介
本书以实例的形式,介绍了用磁控溅射法制备氧化锌(ZnO)薄膜、氮化铝(AlN)薄膜和ZnO/AlN复合膜的详细工艺和性能表征。全书共分8章,第1章主要介绍ZnO的晶体结构、能带结构、性能与应用;第2章主要介绍AlN的晶体结构、能带结构、性能与应用;第3章主要介绍ZnO和AlN薄膜的常用制备方法及性能表征手段;第4~6章分别介绍了AlN薄膜、ZnO薄膜、ZnO/AlN复合膜的制备方法与性能表征;第7章主要介绍不同溅射时间下AlN缓冲层对ZnO薄膜的影响;第8章主要介绍退火温度对N掺杂ZnO薄膜的影响。
前 言
目前,半导体材料已经成为 21 世纪信息社会高技术产业的基础材料。ZnO是继GaN之后出现的又一种宽禁带半导体材料,它有着与GaN相似的晶体结构,在某些方面具有比GaN更优越的性能。ZnO室温带隙约为3.37eV,激子结合能高达60meV,远大于其室温下的离化能26meV;ZnO的熔点高达1975℃,具有很高的化学和热稳定性,抗辐射能力强,远远超过GaN;ZnO薄膜是一种光学透明薄膜,纯ZnO及其掺杂薄膜具有优异的光电性能,用途广阔,而且原料易得、价廉、毒性小,是最有开发潜力的薄膜材料之一。自1998年ZnO薄膜的室温紫外受激发射报道以来,ZnO成为继GaN之后光电子领域内又一研究热点。
ZnO薄膜通常沿着[0001]方向优先生长,即具有c轴择优取向。在多晶和非晶衬底上通常只能得到六方柱状多晶薄膜;在单晶衬底(如c面或a面蓝宝石单晶片)上可以实现ZnO外延薄膜的生长。衬底不同会对ZnO外延薄膜的质量产生很大影响。
大量研究表明,在Si衬底上生长ZnO薄膜具有重要的意义,但是由于Si与ZnO的晶格常数及线膨胀系数的失配度均很大,难以实现高质量ZnO薄膜的外延生长,因此采用中间缓冲层是一种值得研究的工艺。由于AlN和ZnO具有相同的六方纤锌矿结构,而且两者晶格失配度较小,线膨胀系数相近,所以可作为生长ZnO薄膜的缓冲层,并可改善ZnO/AlN界面结构。
本书重点探讨了以AlN作为ZnO的缓冲层来制备和研究ZnO薄膜的性能,因此不但对ZnO做了详细的介绍,同时也对AlN做了详尽的介绍。