导　　师： 邱桂明

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 汕头大学

摘　　要： ZnON作为兼备高电子迁移率、组成元素的廉价性和光照稳定性的材料，近年来成为了人们的研究热点之一。本文围绕对ZnON薄膜中光学性能、电学性能和载流子输运机制的问题，开展了如下研究。　　首先，采用反应式中频磁控溅射镀膜技术，在真空腔中通入氮氧氩三种气体溅射金属锌靶以制备ZnON薄膜。通过改变氮氩比、氮氧比、溅射功率和反应气压调节薄膜的成分和结构。分析结果显示，当不通入氧气且反应腔气压为小于或等于0.6Pa时，样品为以多晶Zn3N2相为主，非晶ZnON作为晶界存在于晶粒之间。溅射功率和反应气体氮氩比的提高有助于晶粒的生长;反应腔气压增高使得腔体中剩余氧气更加充分地参与反应溅射中并引起ZnON薄膜的非晶化。随着反应气体中氧气含量的增加，薄膜的物相发生了从富Zn的非晶ZnON相向多晶ZnO相改变。　　其次，研究了ZnON薄膜的光学性能。采用Cauchy模型解透过谱获得薄膜的光学常数。ZnON的折射率大小在2~2.8之间，受制备工艺调控。通过Tauc和Urbach作图法，分别获得ZnON的光学能隙和Urbach斜率。以多晶Zn3N2相为主的ZnON薄膜的光学能隙在1.4~1.5eV之间，Urbach斜率随着晶粒尺寸减小而明显增大。而非晶ZnON相为主的ZnON薄膜的光学带隙随着O的掺入而提高。针对非晶样品，推导了非晶半导体在吸收边附近的光吸收模型，并使用该模型进行拟合，获得了非晶ZnON的带边信息。其中费米能级靠近导带迁移率边和更宽的导带尾宽度反映出ZnON薄膜的导带底存在较高的缺陷密度。氧含量的增加使得价带尾宽度增大，反映了氧原子使得薄膜受无序影响加剧。　　最后，研究多晶ZnON和非晶ZnON薄膜的电学性能。常温霍尔效应实验测得所制备的ZnON样品为n型半导体。其载流子浓度较高(>1×1018cm-3)，迁移率在1~16.3cm2/(Vs)范围内。变温霍尔效应

关 键 词： 薄膜 反应磁控溅射法 载流子输运 光学性能 电学性能