L-MBE法制备β-Ga_2O_3薄膜及其掺杂和光敏特性的研究

【摘要】随着科学技术的发展，透明导电氧化物薄膜在平面显示、发光二极管、太阳能透明电极等领域的应用引起了越来越多的人的关注。而具有直接带隙的宽禁带半导体Ga2O3以其较高的禁带宽度，优良的紫外透过性能成为继ZnO之后的又一个研究热点。本文采用了激光分子束外延的方法在单晶的Al2O3(0001)衬底上制备了β-Ga2O3薄膜，同时从理论和实验两个方面对β-Ga2O3的掺杂问题进行了初步的探讨，在研究薄膜的光敏特性时，制备了基于β-Ga2O3的MSM结构的紫外光电探测器，并对其性能进行了测试。论文的内容和主要成果如下：1、通过一系列实验，得到生长优质取向薄膜的最优参数：衬底温度750℃、反应气压10-2Pa、靶基距4.5cm，沉积过程完毕后原位保持30min后在800℃下退火60min。2、对制备的β-Ga2O3薄膜进行了表征。表征内容包括制备过程中的RHEED的监控来定性研究表面形貌，X射线衍射分析内部结构，采用紫外可见吸收谱的测量和荧光发光测试来分析其光学性能等。3、从理论和实验上探究了Ni掺杂的β-Ga2O3的性能。采用第一性原理理论分析了Ni掺杂对β-Ga2O3的能带结构、态密度的影响。实验制备了不同掺杂比的β-Ga2O3薄膜，研究了掺杂后薄膜的表面形态、禁带和光学性能的变化情况，同时采用拉曼散射分析掺杂后的薄膜的晶格振动情况。4、利用获得的β-Ga2O3薄膜，成功制备了日盲紫外光电探测器原型器件，获得了较好的日盲光敏效应。对器件的光响应度进行了计算，并对其光电流以及上升弛豫时间和衰减弛豫时间进行了测量，初步分析了器件存在的缺点。
【作者】王国锋；
【导师】唐为华；李培刚；
【作者基本信息】浙江理工大学，测试计量技术及仪器，2014，硕士
【关键词】β-Ga2O3薄膜；激光分子束外延；第一性原理；掺杂；光电探测器；

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