音像氧化锌和氮化铝薄膜制备与表征实例赵祥敏,赵文海 著

章 ZnO概述 6
1.1 引言 6
1.2 ZnO的晶体结构 7
1.3 ZnO的结构形态 8
1.3.1 ZnO体单晶 8
1.3.2 ZnO薄膜 8
1.3.3 ZnO纳米结构 8
1.4 ZnO的能带结构 9
1.5 ZnO的基本质 9
1.5.1 ZnO的电学质 10
1.5.2 ZnO的光学质 10
1.5.3 ZnO的其特 11
1.6 ZnO薄膜的应用 11
1.6.1 声表面波器件 12
1.6.2 紫外光电探测器 13
1.6.3 肖特基紫外探测器 13
1.6.4 稀磁半导体 14
1.6.5 发光器件 14
1.6.6 气传器 14
1.6.7 压敏器件 15
1.6.8 透明电极 15
1.6.9 缓冲层 15
1.6.10 ZnO基LED 16
1.7 ZnO的本征缺陷 17
1.7.1 ZnO的本征点缺陷 18
1.7.2 ZnO薄膜的能级 18
1.8 ZnO的掺杂 19
1.8.1控制本征缺陷制备p型ZnO 19
1.8.2 I族元素单一受主掺杂 20
1.8.3 IB族元素单一受主掺杂 21
1.8.4 V族元素单一受主掺杂 21
1.8.5 受主-施主共掺杂
1.8.6 双受主共掺杂
1.8.7 稀土掺杂
参考文献 24
第2章 AlN概述 34
2.1 引言 34
2.2 AlN的晶体结构 34
. AlN的能带结构 35
2.4 AlN的特 36
2.4.1 硬度 36
2.4.2 化学稳定 36
2.4.3 热稳定 37
2.4.4 电学能 37
2.4.5 光学能 37
2.5 A1N薄膜的应用 38
2.5.1 声表面波器件 38
2.5.2 发光材料 39
2.5.3 滤波器、谐振器 39
2.5.4 生物传感器 40
2.5.5 能量搜集器 40
2.5.6 紫外探测器 41
2.5.7 缓冲层 41
2.5.8 SOI材料的绝缘埋层 42
2.5.9 单色冷阴极材料 42
2.5.10 刀具涂层 42
2.5.11 作为磁光记录材料表面的增透膜 42
参考文献 43
第3章 ZnO和AlN薄膜的常用制备方法及能表征手段 50
3.1 引言 50
3.2 ZnO和AlN薄膜常用的制备方法 51
3.2.1 超声喷雾热分解(USP) 51
3.2.2 溶胶-凝胶(sol-gel) 51
3.. 分子束外延(MBE) 52
3.2.4 金属有机物气相沉积(MOCVD) 52
3.2.5 脉冲激光沉积(PLD) 53
3.2.6 真空蒸发(VE) 53
3.2.7 束蒸发(E-beam evaporation) 54
3.2.8 离子束辅沉积(BA) 55
3.2.9 溅法 55
3.3 溅镀膜的基本原理 56
3.3.1 辉光放电和溅机理 56
3.3.2 溅特 5
3.3.3 溅过程 59
3.3.4 频磁控反应溅技术 61
3.4 多靶磁控溅技术 65
3.5 实验设备 65
3.5.1多靶磁控溅仪 65
3.5.2 高真空烧结炉 66
3.6 ZnO和AlN薄膜常用的能表征手段 66
3.6.1 X线衍分析(XRD) 67
3.6.2原子力显微镜(AFM) 69
3.6.3 霍尔效应测试(Hall) 71
3.6.4 扫描显微镜(SEM) 72
3.6.5 紫外分光光度计 73
3.6.6 荧光分光光度计(PL) 74
3.6.7 拉曼光谱仪 75
3.6.8 探针显微分析(EPMA) 76
参考文献 77
第4章 AlN薄膜的制备与能表征 79
4.1引言 79
4.2过渡层概述 79
4.3 AlN薄膜的制备 80
4.3.1 实验装置 80
4.3.2 衬底的预处理 81
4.3.3 样品制备工艺参数 81
4.3.4 制备AlN薄膜的实验步骤 81
4.4工艺参数对AlN薄膜能的影响 82
4.4.1 衬底温度对AlN薄膜能的影响 82
4.4.2 工作气压对AlN薄膜能的影响 83
4.4.3 溅功率对AlN薄膜能的影响 84
4.5 AlN薄膜能表征的分析总结 85
参考文献 86
第5章 ZnO薄膜的制备与能表征 87
5.1引言 87
5.2 ZnO薄膜的制备 87
5.2.1 实验装置 87
5.2.2 衬底的预处理 87
5.. 样品制备工艺参数 88
5.2.4 制备ZnO薄膜的实验步骤 88
5.3工艺参数对ZnO薄膜能的影响 89
5.3.1 衬底温度对ZnO薄膜能的影响 89
5.3.2 工作气压对ZnO薄膜能的影响 90
5.3.3 溅功率对ZnO薄膜能的影响 91
5.4 ZnO薄膜能表征的分析总结 92
参考文献 92
第6章 ZnO/AlN复合膜的制备与能表征 93
6.1引言 93
6.2 ZnO/AlN复合薄膜的制备 93
6.2.1 实验装置 93
6.2.2 衬底的预处理 93
6.. 样品制备工艺参数 94
6.2.4 制备ZnO/AlN复合膜的实验步骤 94
6.3 ZnO/AlN复合膜与ZnO单层膜的对比 95
6.3.1 ZnO/AlN复合膜与ZnO单层膜XRD测试对比 95
6.3.2 ZnO/AlN复合膜与ZnO单层膜原子力显微镜测试对比 96
6.3.3 ZnO/AlN复合膜与ZnO单层膜电学参数及导电类型对比 97
6.4 ZnO/AlN复合膜与ZnO单层膜的对比分析总结 98
参考文献 98
第7章 不同溅时间下AlN缓冲层对ZnO薄膜的影响 99
7.1引言 99
7.2 AlN薄膜、ZnO/AlN复合薄膜的制备 99
7.2.1 实验装置 99
7.2.2 衬底的预处理 99
7.. 样品制备工艺参数 100
7.2.4 制备AlN薄膜和ZnO/AlN复合膜的实验步骤 100
7.3不同溅时间下AlN缓冲层对ZnO薄膜的影响 101
7.3.1 表面形貌分析 101
7.3.2 XRD测试分析 102
7.3.3 霍尔测试分析 103
7.4 不同溅时间下AlN缓冲层对ZnO薄膜的影响分析总结 104
参考文献 104
第8章 退火温度对N掺杂ZnO薄膜结构和电学能的影响 106
8.1 引言 106
8.2 退火处理模型 106
8.3 N掺杂ZnO薄膜的制备 108
8.3.1 实验装置 108
8.3.2 衬底的预处理 108
8.3.3 样品制备工艺参数 108
8.3.4 制备N掺杂ZnO薄膜的实验步骤 109
8.4 退火温度对N掺杂ZnO薄膜的影响 109
8.4.1 XRD测试分析 109
8.4.2 表面形貌分析 111
8.4.3 霍尔测试分析 112
8.5 退火温度对N掺杂ZnO薄膜的影响分析总结 113
参考文献 113

赵祥敏，女，1979年2月出生，就职于牡丹江师范学院工学院，主要讲授技术基础、数字电路实验、模拟电路实验、信息技术和C语言程序设计、近代物理实验等课程，教学效果良好。
工作期间共发表6篇，其中EI检索1篇，中文核心期刊2篇；出版教材2部；主持校级教改项目1项，参与科研和教改项目10余项；发明实用经济型3个；获牡丹江市第二十四届自然科学技术学术成果奖二等奖1项，获2012~2014年度牡丹江市自然科学技术学术成果奖一等奖1项，获牡丹江市很好教育科研成果奖一等奖1项，获第十二届全国多媒体课件一等奖1项，获牡丹江师范学院很好教案奖1项，获牡丹江师范学院教师课件大赛很好奖2项。

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，在某些方有比GaN更优越的能。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，抗辐能力强，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能，途广阔，而且原料易得、价廉、毒小，是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报道以来，ZnO成为继GaN之后光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。