通过射频喷射使用反应性气体N2和Ar制造具有高流动性的p型ZnO薄膜
A Ismail1, Badr Ismael Abdul-Razak2, Motahher A Qaeed3
1Department of Physics, University of Hafr Al Batin, Hafar Al-Batin, Saudi Arabia.
PloS one
|December 17, 2025
概括
这项研究表明,通过无线电频率 (RF) 喷射将氧化 (ZnO) 与化 (AlN) 联合使用,成功地产生高导电性p型ZnO薄膜,这对于电子应用至关重要.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 固态物理 固态物理
- 半导体技术 半导体技术
背景情况:
- 在材料科学中,实现高导电性p型氧化 (ZnO) 薄膜仍然是一个重大挑战.
- 联合兴奋剂策略对于克服制造p型ZnO.固有的困难至关重要.
研究的目的:
- 通过使用无线电频率 (RF) 喷射来研究化与化 (AlN) 联合化的可行性.
- 分析由此产生的ZnO:AlN薄膜的结构,光学和电气性能.
- 了解负责p型导电性的机制.
主要方法:
- 薄膜是使用射频喷雾与气体混合物阿贡 (20%) 和 (80%) 在各种目标功率 (150-250W) 制造的.
- 使用X射线衍射 (XRD) 进行了结构性表征,以确认石结构.
- 通过光发光 (PL) 光谱学评估光学特性,以检测自由刺激子重组.
- 拉曼光谱法被用来确定ZnO:AlN和ZnO:N.的特征峰值.
- 测量了电特性,包括载体度和移动性,以确定导电类型.
主要成果:
- 所有喷膜都表现出石结构的特征性ZnO (002) 峰值.
- 光发光 (PL) 分析证实了自由刺激子的重组.
- 对ZnO:AlN和ZnO:N的拉曼峰值分别在578.58厘米-1和276厘米-1观察到.
- 两个样本,AZO23和AZO25,证明了p型导电性,孔度为3.06 × 1016 cm−3和1.83 × 1018 cm−3,移动性分别为117 cm2/V·s和19.1 cm2/V·s.
- 在AZO23中,p型行为归因于作为浅受体的N-Al-N复合体,而在AZO25中,它与由N3−替代O2−离子形成的 (N) O受体联系在一起.
- AZO23样本显示出更高的移动性,可能是由于平均自由路径/晶体尺寸比较高.
结论:
- 通过射频喷射将ZnO与AlN联合合,是实现p型导电性的有效方法.
- 形成特定的受体复合体 (N-Al-N或 (N) O) 对于使 ZnO 具有 p 型行为至关重要.
- 优化喷射参数可以带来增强的电特性,例如 p 型 ZnO 薄膜的更高流动性.
