ZnO薄膜的掺杂特性

通过MOCVD方法生长的ZnO薄膜一般为富锌生长,呈n型电导,要想得到高阻或低阻p-ZnO薄膜需要对其进行掺杂施主或受主杂质。主要研究在生长过程中通过NH_3对ZnO薄膜进行氮掺杂的情况,利用优化生长条件,即生长温度为610℃,Ar气(携带DEZn)流量为4 sccm,O_2流量为120 sccm,N_2流量为600 sccm,得到在NH_3流量为80 sccm时生长样品的结晶质量最高,在掺杂薄膜中NH_3流量高于或低于80 sccm时,样品的表面形貌都将变差,只有在80 sccm时表面粗糙度最低晶粒最小,表明该流量下获得的样品表面较光滑致密。所以80 sccmNH_3流量为在R面蓝宝石上生长<110>取向ZnO薄膜的最佳掺杂流量。Hall测量结果表明,NH_3流量为50 sccm的样品电导呈弱p型,电阻率为102Ω·cm,空穴载流子浓度为+1.69×10^(16)cm^(-3),迁移率为3.6cm^2·V^(-1)·s^(-1);当NH_3流量增加时样品的电导呈n型,电阻率最高达10~8Ω·cm,我们认为与进入ZnO薄膜的H的量有关,并对其变化机理进行了详细的分析。