射頻磁控濺鍍氮化鋅及氧化鋅薄膜研究

許景河(Ching-Ho Hsu)

指導教授 ： 吳振名

國立清華大學/工學院/材料科學工程學系/碩士(2010年)

摘要

本實驗以射頻磁控濺鍍法於玻璃基板上鍍製Zn3N2以及共摻雜之ZnO:(Ga、N)薄膜，研究濺鍍參數以及退火處理對其結構和性質之影響。
在實驗的第一部份，調整不同濺鍍參數，嘗試於玻璃基板上製備Zn3N2，後續則改變不同退火條件，了解熱處理對Zn3N2氧化行為的影響。研究結果顯示，製備Zn3N2較適當之濺鍍功率為25W，且所鍍製出之Zn3N2有強烈的(400)優選方向。Zn3N2薄膜在經過後續的退火處理後，約在450℃會開始氧化，且氧化溫度是影響氧化行為的最主要參數，若溫度提高，氧化速率會加快。此外，薄膜厚度及退火時間也會影響氧化後ZnO之性質。
第二部份則利用共摻雜方式製備ZnO:(Ga、N)，實驗中採用固定功率，改變不同N2/Ar比例以及基板溫度，探討其對於薄膜結構和光學及電學性質的影響。研究結果顯示，提高基板溫度有助於電阻率的降低，而工作氣體中N2比例的提高，電阻率會有上升的趨勢。此外，退火處理對ZnO:(Ga、N)薄膜的電阻率也會有顯著影響，在500℃退火後，電阻率明顯上升，推測這是由於退火處理使得ZnO薄膜的本質缺陷降低所致。研究結果也發現，於氧氣氛中退火較有利於本實驗鍍製之ZnO:(Ga、N)薄膜產生p-type電性。

關鍵字

氮化鋅 ； 氧化鋅 ； p型 ； 共摻雜

並列摘要

無資料

並列關鍵字

Zn3N2 ； ZnO ； p-type ； codoping

參考文獻

[2] C. H. Park, S. B. Zhang and S. H. Wei, Physical Review B 2002, 66, 073202

[8] C. Klingshirn, Chemphyschem 2007, 8, 782-803.

[9] A. Janotti and C. G. Van de Walle, Reports on Progress in Physics 2009, 72,126501

[10] Y. S. Choi, J. W. Kang, D. K. Hwang and S. J. Park, Ieee Transactions on Electron Devices 2010, 57, 26-41.

[11] C. G. Granqvist, Solar Energy Materials and Solar Cells 2007, 91, 1529-1598.