非晶MgZnO薄膜制备及其光电探测器研究(3)

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朱德亮，陈吉星等人[21]采用了脉冲激光沉积法在单晶硅和石英衬底上生长一系列 MgZnO 薄膜。实验前先把腔底抽到一定真空度，通过改变通入氧气的流量大小，使得薄膜在不同的工作压强下生长，再在一定的激光强度和激光频率、衬底温度、靶间距下生长 2 小时。

（3）金属有机气相沉积法：以金属有机物和氢化物作为原料，用热分解的方式生长化合物半导体薄膜的一种制备方法。曹建明采用金属有机气相沉积（MOCDV）

[22,23]技术，生长室由内外两层石英套管组成，套管外缠绕高频线圈对石墨基座加热，

并通过点伺服系统控制源的切换、生长温度和生长压力。生长室压力控制在 1-133Pa，生长温度漂移控制在±1℃。图 1.1 为 LP-MOCVD 制备设备。

这种制备方法的优点是：设备简单；以热分解的方式生长，控制的参数少，适宜批量生产；外延生长速度与金属有机源供给量成正比，可改变供给量调节外延生长速度，实现对生长的薄膜进行精确地控制；沉积速率低，结晶质量较好；并且有机源和反应生成物无腐蚀性；可实现低压外延生长，得到的外延层组分和厚度都较为均匀。

LP-MOCVD 制备设备

图 1.1：LP-MOCVD 制备设备

1.2 磁控溅射中 MgZnO 薄膜性能的影响因素

据研究表明，磁控溅射法制备得到的 MgZnO 薄膜的性能的主要影响因素有以下这些：

1.溅射功率：溅射功率的提高带动了结晶质量的提高，引起了 MgZnO 薄膜的晶格应变，MgZnO 薄膜表面均方根粗糙度也随之变大，因此较小的溅射功率有利于薄膜表面粗糙度的降低。

2.衬底温度：当衬底温度处于低于 400 或者高于 530℃的温度范围时，所得到的 MgZnO 薄膜呈现 n 型，在 400-530℃温度范围则为 p 型。当薄膜为 p 型时，电阻率随温度的升高而降低，载流子浓度随温度的升高而增加。总体来说，随着衬底温度升高，薄膜的结晶变好，电阻率降低，霍尔迁移率增大，载流子浓度增大但不显著。

3.生长时间：随着生长时间的增加，即溅射时间的增长，MgZnO 薄膜的厚度越厚，洁净质量越好，薄膜晶粒变大，表面均方根粗糙度也变大。

4.衬底类型：MgZnO 薄膜在石英和玻璃片上生长时，呈现 p 型导电性能，性能较为稳定；而 n 型硅片上生长的薄膜，具有更低的电阻率，虽然呈现为 p 型导电，但其性能并不够稳定。

5.Mg 含量的影响：Mg 含量的增加或者减少会导致薄膜带隙宽度以及 c 轴晶格常熟的不断变化。

6.退火温度：不用温度退火后对应的 MgZnO 薄膜中的缺陷和杂质不同，退火后与退货前 MgZnO 薄膜表面形貌与晶粒尺寸也有很大的区别。

7.氧分压的影响：通过改变衍射峰的强度和半高宽不改变衍射峰的位置来改变 MgZnO 薄膜的晶化质量，氧分压的增加使得薄膜的白哦面平整度上升。

1.3 MgZnO 光电探测器存在的主要问题和发展趋势

经过前人的的不断研究，对于 MgZnO 探测器的研究仍存在一些问题需要解决，例如：MgZnO 薄膜材料的带隙和结晶质量问题；MgZnO 薄膜的结构存在分相问题； MgZnO 材料与金属的接触问题；p-n 结型 MgZnO 太阳盲紫外探测器的制备问题；基于 MgZnO 材料自身的施主型缺陷及自补偿等问题，p 型材料生长困难以及 MgZnO 雪崩光电二极管的研制需要。