GaN/Cu2O薄膜的低温生长及特性研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sz_yaoli
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氧化亚铜(Cuprous oxide,Cu2O)是光学禁带宽度为2.0~2.6eV的本征p型导电的直接带隙半导体材料。因其没有污染、原材料Cu来源丰富,且Cu2O材料的生产成本耗费较低,因此可以通过各种设备实现大面积的生产。又因Cu2O具有较稳定的光电性能,较强的太阳吸收系数和较高的理论光电转换效率等优点,受到广泛的关注,在电子器件、磁学材料、气敏、生物传感器、光学器件、锂电子电池的电极材料等很多领域有广泛的应用和重要的科学研究意义。  氮化镓(Gallium nitride,GaN)属于氮化物中的直接宽带隙半导体,具有价格便宜、性能高效的优势。其除了可以用于频率高、功率大的器件上外,因为禁带宽度大到可以将整个可见光谱完全包括,在短波长的光电子器件的应用中有着不可替代的地位。随着GaN制备技术的不断完善,以GaN为主要构成材料的蓝光发光二极管(LED)迅速向产业化发展。  本文所研究的n-GaN/p-Cu2O异质结半导体在廉价的玻璃上生长,且衬底没有尺寸的限制,两种材料的价格便宜,可以制备更廉价的光电器件。  本文利用射频磁控溅射(RF)设备,以普通玻璃作为衬底,高纯度的铜靶(5N)为溅射靶材,在氩气(Ar)和氧气(O2)的氛围内,溅射沉积Cu2O薄膜。并通过一系列的薄膜表征方法来探究不同的O2流量和温度对沉积样品的结构、光学及电学等特性的影响。  然后,利用电子回旋共振-等离子体增强金属有机物化学气相沉积(ECR-PEMOCVD)方法,在生长有p型Cu2O薄膜的玻璃衬底上低温沉积GaN薄膜。采用多种表征分析方法,研究了不同的三甲基镓(TMGa)流量对GaN薄膜光电特性等的影响。由测试实验结果可知,当TMGa流量为1.0sccm时,可以生成结晶质量较好的GaN薄膜。由于采用了GaN低温缓冲层,使GaN/Cu2O异质结的界面发生电子隧穿而显示出欧姆接触特性。
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