ZnO 的p 型薄膜制备一直是难点,是目前制备ZnO pn 结器件的主要障碍。研究表明过低的生长温度有利于p 型掺杂剂(如氮原子)的并入而获得较高的空穴浓度,但材料的结晶度却降低;如提高生长温度,虽有利于提高材料结晶度,但p 型掺杂剂却不易并入。为解决这一问题,本项目通过对p 型ZnO 的MOCVD 生长和掺杂机制的深入研究,创造性的将衬底基座改为具有吹气式快速升降温功能的双温区设计,实现了低温掺杂生长和高温快速退火在MOCVD 中的巧妙结合。先利用低温生长将氮掺杂剂并入晶体,然后在高温下快速退火提高晶体质量,如此周期交替的生长温度调制生长,使稳定可控p型材料实现与二维平整单晶生长兼顾。在获得高性能的p 型ZnO 薄膜基础上,实现ZnO 同质结LED 电注入室温紫外发光(激子发光波长不大于400nm),为进一步实现ZnO 异质结发光器件(如激光器)奠定基础。
英文主题词p-ZnO film;The nitrogen dopant;The rapid anneal;The repeated temperature modulation(RTM) growth function;MOCVD