PEDOT-PSS在ZnO上的肖特基结

论文摘要

ZnO是一种直接宽带隙化合物半导体材料,室温下禁带宽度约为3.37eV,激子束缚能（60meV）。近年来,ZnO纳米材料受到广泛关注,在紫外光发射、场效应管透明传导方面具有广阔的应用前景,此外还可应用于光电探测器,电机械耦合传感器、变频器和生物机械。因此,制备高质量的ZnO肖特基结具有重要的意义。本论文利用磁控溅射技术在SiO2基片上制备ITO薄膜作为导电阴极,依次采用反应磁控溅射技术、旋转涂膜方法和真空蒸发方法制备ZnO薄膜,PEDOT-PSS薄膜和Au膜,完成Au/PEDOT-PSS/ZnO/ITO/SiO2肖特基结制备。分为以下几个部分：（1）采用射频反应磁控溅射技术,在玻璃和石英衬底上制备了ZnO薄膜,XRD研究了不同氧分压对ZnO薄膜结构的影响。XRD结果表明,当生长温度为200℃,生长气氛为氩气和氧气：Ar：O2=20：10,工作气压为0.5Pa,溅射功率为95W时,ZnO薄膜具有最小的（002）衍射峰半宽和（002）择优取向。（2）ZnO薄膜样品置于不同温度下退火,用X射线衍射仪（XRD）研究了退火对ZnO纳米结构的影响。AFM和XRD结果显示：在850℃退火后的ZnO薄膜纳米结构晶格质量较好,此方法制备出的ZnO薄膜具有较好结构特性和较高的光学质量,为进一步实现ZnO薄膜器件提供了一种可行方法。（3）采用旋转涂膜的方法,在玻璃衬底上制备了PEDOT-PSS薄膜,用四探针测电阻的方法测量了薄膜的电阻率。研究结果表明：随温旋转速度的升高,薄膜的厚度降低,薄膜的均匀性更好,薄膜的电阻率没有明显变化。（4）在ZnO薄膜上旋涂PEDOT-PSS薄膜,形成肖特基结,测试了I-V曲线,分析了退火对肖特基结特性的影响,结果显示：ZnO经过850℃氧气退火处理使得肖特基结光电特性得到很大提高,肖特基结的反向饱和电流Is从未退火处理时的1.36×10-6A减小到8.48×10-8A,理想因子n从未退火处理时的1.93减小到1.16,肖特基势垒高度φb从未退火处理时的0.72eV增大到0.79eV。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 引言
• 第一章 绪论
• 1.1 ZnO的基本性质
• 1.1.1 基本结构
• 1.1.2 光电性质
• 1.1.3 压敏性质
• 1.1.4 压电性质
• 1.2 ZnO薄膜的应用
• 1.3 ZnO基肖特基结概述
• 1.3.1 ZnO基肖特基结的形成原理
• 1.3.2 接触材料的选择与PEDOT-PSS材料的特性
• 1.3.3 ZnO表面预处理
• 1.3.4 n型ZnO薄膜制备工艺
• 1.3.5 p型ZnO肖特基结
• 1.4 本论文的的研究内容
• 第二章 ZnO和PEDOT-PSS薄膜制备方法与表征
• 2.1 ZnO薄膜的制备方法
• 2.1.1 磁控溅射（Magnetron Sputtering）
• 2.1.2 脉冲激光沉积（PLD）
• 2.1.3 分子束外延（MBE）
• 2.1.4 化学气相沉积（CVD）
• 2.1.5 溶胶-凝胶法（Sol-Gel）
• 2.2 PEDOT-PSS薄膜的制备方法—旋转涂膜法
• 2.3 ZnO薄膜表征方法
• 2.3.1 X射线衍射谱（XRD）
• 2.3.2 扫描电子显微镜（scanning electron microscope）
• 2.3.3 光致发光谱
• 2.3.4 X射线光电子能谱（XPS）
• 2.3.5 原子力显微镜（AFM）
• 2.3.6 四探针法测量电阻率
• 第三章 ZnO薄膜的制备与性能表征
• 3.1 制备ZnO薄膜的过程
• 3.1.1 靶材的选择
• 3.1.2 基片的清洗
• 3.1.3 磁控溅射的过程
• 3.2 氧分压对生长ZnO薄膜的影响
• 3.3 退火对ZnO薄膜的影响
• 第四章 ZnO基的肖特基结特性
• 4.1 ZnO基肖特基结材料的选择
• 4.2 PEDOT-PSS薄膜制备工艺研究
• 4.2.1 实验方案
• 4.2.2 PEDOT-PSS薄膜结果分析
• 4.3 PEDOT-PSS/ZnO肖特基结
• 4.3.1 实验方案
• 4.3.2 电极制备
• 4.3.3 n-ZnO/PEDOT-PSS肖特基结的能带模型
• 4.3.4 n-ZnO/PEDOT-PSS肖特基结的Ⅰ-Ⅴ特性
• 第5章 总结
• 参考文献
• 学位论文数据集