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p-ZnO地膜的摻雜鉆研異狀

p-ZnO地膜的摻雜鉆研異狀
I族元素摻雜
   在I族摻雜元素中,人們曾經對Li、K、Ag、Cu、Au繼續了定然鉆研。Au因為有+1、+3兩個價態,在ZnO中既可作為受主,又可作為檀越,狀況較為簡單,況且試驗沒有測出其能級地位。Ag、Cu作為受主存在,受主能級很深,別離在導帶底0.23eV和0.17eV處(如圖1所示)。WanQX等利用第一原理對Ag摻雜的ZnO的結晶體和電子構造繼續了劃算,后果表明Ag預選取代Zn位,AgZn體現為深受主行止,因而在Ag摻雜的ZnO中難以失去p型ZnO,也就是說復雜摻雜Ag難以失去p-ZnO。在摻Li的ZnO地膜中,Li原子團置換Zn原子團,作為受主存在,但Li原子團因為尺寸較小,會有一全體變成間隙原子團,此時Li不復是受主,而會導致深能級空穴陷坑,作為檀越存在,因此,固然Li總體體現為受主,但因高低的自彌補作用,沒有測出其能級地位。總之,在ZnO中,I族摻雜元素能級很深,摻雜深淺也不高,因而作為受主摻雜并不差錯常現實。表1是I族元素摻雜的p-ZnO地膜的一些鉆研后果。
表1I族元素摻雜的p-ZnO地膜的鉆研后果
V族元素摻雜
N摻雜
   KobayashiA在1983年就預言在ZnO地膜中,N是無比好的淺受主能級摻雜元素。最后SatoY等試行運用O2和N2混合氣體來制備N摻雜的ZnO地膜,然而沒有失去p型地膜。直到1997年,MinegshiK等失去摻N的p型ZnO地膜,掀起了N摻雜p-ZnO的鉆研熱潮。在N摻雜的p-ZnO地膜鉆研中,N摻雜源多選用N2O和NH3,而N2和NO選用較少。N2只有在活化后能力施行活性N的摻雜而作為無效受主,ChakrabartiS等利用PLD的步驟,以電子盤旋共振(ECR)活化N2作為N源制備出了p-ZnO地膜,在較寬的熱度規模腹地膜為p型,然而其室溫空穴深淺僅為5×1015cm-3。LuYF等以NO為N源,用等離子體體輔助的MOCVD步驟,鉆研了相反RF功率對ZnO地膜性能的莫須有。在功率為50W時失去的為n-ZnO,在100和120W時為混合型,而當功率為150W或更高時,失去p-ZnO。其起因可能是在功率較低時,N在于間隙地位招致n型導熱,而功率升高時會驅使N原子團在于取代地位變成受主。
   N2O是制備p-ZnO的現實空氣,經ECR活化后,會產生涯性分子(原子團),對p-ZnO的生成起到要害性的作用。JosephM等運用N2O氣作為N源,以ECR活化制備出了p-ZnO地膜,并利用Ga-N共摻,失去了低阻和高載流子深淺5×1019cm-3的p-ZnO地膜。
   NH3作為無效的N源繼續摻雜時,因為H的鈍化作用可增多N摻雜深淺,N和H會以1:1聯合成牢固的N-H鍵進入ZnO中,以受主內容存在,從而增多N的摻雜深淺。
   葉志鎮等用直流磁控濺射的步驟在α-Al2O3(0001)襯底上以NH3-O2為作業氣建制備出了N摻雜的ZnO地膜,在氨分壓50%襯底熱度500℃時失去p型地膜。ZhangYZ等對運用NH3以磁控濺射失去N摻雜的ZnO繼續了前期退火解決的詳盡鉆研,未退火前因為H的鈍化作用,地膜存在較高的電阻率,達103Ωcm,而在N2氣氛下500℃退火10min后,失去p型地膜,其電阻率上升為7.73Ωcm,載流子深淺為9.36×1017cm-3,遷徙率為0.86cm2/Vs。利用光吸引譜對p-ZnO地膜中的H和N繼續了綜合,發當初地膜中存在一大批的No-H對,通過退火解決后No-H對合成而招致活性的N受主存在,因此能失去p型地膜。LeeCM等以NH3為N源利用原子團層內涵(ALE)的步驟在藍寶石襯底上也順利地成長出N摻雜的p-ZnO地膜。
   在制備N摻雜的p-ZnO地膜中,KaminskaE等另辟蹊徑,利用磁控濺射步驟以Zn為靶材,在Ar+N2氣氛下率先制備出Zn3N2地膜,而后在O2氣氛下退火氧化失去N摻雜的p-ZnO地膜。在N2分壓為90%并經600℃退火15min后地膜的性能最佳,載流子深淺1017cm-3,遷徙率單位級為102cm2/Vs。利用此步驟的再有KambilafkaV、WangC和張軍等。
   超聲噴霧熱合成的步驟也被用來制備N摻雜的p-ZnO地膜。JiZG等用此步驟以乙酸鋅和氫氧化銨的混和溶液制備出了摻N的p型ZnO地膜,ZhaoJL等制備出的p型ZnO地膜的載流子深淺約為1018cm-3,遷徙率約為102cm2/Vs,電阻率低至10-2Ωcm。
P摻雜
   人們在發展N摻雜的同聲,也結束了其余V族元素的摻雜鉆研,如P、As和Sb。JiangJ和MiaoY等利用MOCVD的步驟,以P2O5為P的摻雜源,制備出了P摻雜的p-ZnO地膜,其導熱類型強烈依賴于襯底熱度,在360℃~420℃規模內失去p型,勝于此熱度又變為n型,況且熱度較低時地膜的電阻較高。當襯底熱度高于420℃時,一些本征缺點如空位氧和間隙鋅的深淺要高于活性受主,因而涌現n型。
   DoggettB等以PLD步驟制備出的P摻雜ZnO地膜,在光明條件中樣品預示n型導熱,通過白熱燈照耀后,樣品由n型變為p型。利用磁控濺射步驟制備P摻雜的p-ZnO地膜有DingRQ、BangKH和AhnCH等。
   DingRQ等在P重摻雜的Si襯底上制備出ZnO地膜,而后經過退火解決使P從襯底放散到地膜中兌現n型到p型的轉變。BangKH等在InP襯底上制備出ZnO地膜,而后以Zn3P2為摻雜源繼續摻雜,摻雜后能夠觀測到地膜由n型轉變為p型。
As摻雜
   RyuYR等首次用PLD步驟將半絕緣的(001)-GaAs襯底中的As原子團熱放散到ZnO地膜中而兌現了其p型轉變,當襯底熱度在400~500℃時可間接失掉p-ZnO地膜,而當襯底熱度在300~400℃規模內只能生成n-ZnO地膜,隨后對樣品在500℃下作退火解決均失去了p-ZnO地膜,受主摻雜深淺為1018~1021cm-3,遷徙率0.1~50cm2/Vs。然而某個后果也存在爭議,所以Zn也可能會放散到GaAs中構成p型GaAs:Zn地膜,試驗測得的p型導熱性有可能來自于摻Zn的GaAs。
   ShenYQ等運用摻As2O3的ZnO靶利用PLD的步驟制備出的As摻雜p-ZnO地膜,其空穴載流子深淺為1016cm-3,電阻率為3.35Ωcm,遷徙率為26.41cm2/Vs。鉆研表明,與As無關的缺點中,As無須以AsZn而不是以AsO內容存在,As原子團龍盤虎踞Zn位并招致兩個Zn空位涌現,即AsZn-2VZn,其存在低的構成能并構成淺的受主能級。FanJC等[43~45]以ZnO和Zn3As2為靶材用共濺

 





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