β-Ga2O3薄膜及其复合薄膜的激光分子束外延法制备及性能分析-微电子学与固体电子学专业论文.docxVIP

山东 山东师范大学硕士学位论文 山东 山东师范大学硕士学位论文 I I II II 目 录 摘要 I Abstract III 第一章 绪论 1 1.1 透明导电氧化物薄膜简介 1 1.1.1 基于氧化锌的透明导电氧化物薄膜 1 1.1.2 基于氧化铟的透明导电氧化物薄膜 1 1.1.3 基于氧化锡的透明导电氧化物薄膜 1 1.2 氧化镓半导体材料的性质 2 1.2.1 氧化镓半导体简介及其晶体结构 2 1.2.2 β-Ga2O3 的性质 3 1.3 氧化镓薄膜的应用及前景 3 1.4 本论文的选题依据 5 第二章 薄膜的制备方法与表征技术简介 7 2.1 薄膜制备方法简介 7 HYPERLINK \l _TOC_250011 2.1.1 溶胶凝胶法（Sol-Gel） 7 HYPERLINK \l _TOC_250010 2.1.2 化学气相沉积法（CVD） 7 HYPERLINK \l _TOC_250009 2.1.3 脉冲激光沉积法(PLD) 8 2.1.4 喷雾热解法 9 2.1.5 磁控溅射法 9 HYPERLINK \l _TOC_250008 2.1.6 分子束外延法（MBE） 10 2.1.7 本文采用的方法概述 10 2.2 薄膜表征技术 12 HYPERLINK \l _TOC_250007 2.2.1 扫描电子显微镜（SEM）和冷场扫描电子显微镜（FE-SEM） 13 HYPERLINK \l _TOC_250006 2.2.2 原子力显微镜(AFM) 13 HYPERLINK \l _TOC_250005 2.2.3 X 射线衍射方法（XRD） 14 HYPERLINK \l _TOC_250004 2.2.4 紫外透射谱（UV-Vis transmission spectra） 15 HYPERLINK \l _TOC_250003 2.2.5 光致发光谱（PL） 15 HYPERLINK \l _TOC_250002 2.2.6 拉曼谱（Raman） 15 HYPERLINK \l _TOC_250001 2.2.7 X 射线光电子谱（XPS） 15 2.2.8 霍尔效应 16 HYPERLINK \l _TOC_250000 第三章 β-Ga2O3 薄膜的制备及光学特性分析 19 3.1 制备薄膜的主要材料、试剂及实验条件 19 3.2 实验结果与分析 19 3.2.1 薄膜的表面形貌分析 19 3.2.2 薄膜的 X 射线衍射谱分析 20 3.2.3 薄膜的光学特性 21 3.2.4 薄膜的拉曼谱 23 3.3 小结 24 第四章 β-Ga2O3/ZnO 复合薄膜的制备及其与 β-Ga2O3 薄膜的性质比较 25 4.1 β-Ga2O3/ZnO 复合薄膜（GZO）的制备 25 4.2 β-Ga2O3/ZnO 复合薄膜（GZO）与 β-Ga2O3 薄膜的性质比较 25 4.2.1 形貌的表征分析 25 4.2.2 X 射线衍射分析（XRD） 27 4.2.3 紫外透射谱分析 29 4.2.4 光致发光谱分析（PL） 31 4.3 小结 32 第五章 含 ZnO 纳米夹层的 β-Ga2O3 薄膜的制备及其与 β-Ga2O3 薄膜的性质比较 33 5.1 含 ZnO 纳米夹层的 β-Ga2O3 薄膜（GZG 薄膜）的制备 33 5.2 GZG 薄膜与 β-Ga2O3 薄膜的性质比较 33 5.2.1 X 射线衍射谱（XRD） 34 5.2.2 X 射线光电子能谱分析（XPS） 35 5.2.3 紫外透射谱 36 5.2.4 光致发光谱（PL） 38 5.2.5 霍尔效应测试 39 5.3 小结 40 第六章 结论 41 6.1 本论文的主要研究成果 41 6.2 对今后研究工作的建议 41 参考文献 43 攻读硕士学位期间发表的论文 49 致 谢 51 β-Ga2O3 薄膜及其复合薄膜的激光分子束外延法制备及性能研究 摘要 随着科学技术的发展和社会的进步，氧化镓作为直接带隙宽禁带半导体材料（其禁 带宽度约 4.9 eV）可制备出优良的深紫外透明导电薄膜，它在高温氧气传感器、紫外探 测器、光电器件的透明电极等方面有着越来越广泛的应用。自从进入 21 世纪以来，各 种新型透明导电氧化物薄膜在平板显示器、太阳能透明电极、建筑等领域迅速发展起来， 使氧化镓薄膜成为中、美、德、日等国家的研究热点之一。 本论文首先采用激光分子束外延法（无退火）制备了质量较高的氧化镓深紫外透明 薄膜，通过研究得到，不同的氧氛压对氧化镓薄膜的表面形