1. 研究目的与意义
近些年来随着科学技术的飞速发展,材料的研究和发展日新月异。所有的变革都与人们的生活息息相关。半导体材料也成为人们材料研究的主要对象。从第一代硅、锗元素半导体材料到第二代化合物半导体的飞速发展是半导体工业的新纪元。第一只晶体管由锗材料构成,目前半导体材料普遍采用硅材料,据报道硅材料圆晶在90%以上。但是硅是元素半导体,与化台物半导体材料相比较,它没有化合物半导体材料所具有的性质,因此除了硅等元素半导体外,化合物半导体材料也受到广泛关注。这些化合物半导体最典型的由Ⅲ,V族元素组成的化合物半导体材料如砷化镓(GaAs),砷铝化镓(GaAIAs)等,当有电流激活时,会发出激光,因此广泛应用在半导体激光器方面。随着人们生活需要的不断提高,军事工业的加强,这些都对半导体材料的研究和发展起到了巨大的推动作用。但是这些材料的禁带宽度较小,相比之下所谓的第三代金属氧化物半导体材料由于具有较宽的禁带宽度,很好的光学,电学以及化学稳定性也在光电器件上发挥了重要应用。这些宽带隙的第三代半导体材料包括由Ⅳ族元素构成的SiC半导体材料,由II,Ⅵ族元素构成的氧化锌(ZnO),硫化锌(ZnS)等。由于ZnO,ZnS等金属氧化物作为11型半导体材料已经得到了很广泛的应用。但是SnO2、In2O3、ZnO等透明氧化物半导体薄膜多数呈现的是n型电导,很难制备出P型。因此大大的限制了透明氧化物半导体薄膜更多的应用(例如p-n结型器件)。人们迫切需要一种P型、宽带隙、透明的氧化物半导体薄膜材料,使之能与这些n型、透明的氧化物半导体材料构成异质结型器件(发光器件和探测器等)。
NiO基薄膜材料是很有前景的新型材料,是一随着光电器件的需要.p型半导体己经得到了重视,截至目前,人们笈现的p型宽带隙的半导体材料很少,而最近几年NiO金属氧化物宽带隙半导体材料得到人们的广泛关注。鉴于此,本论文主要是对氧化镍薄膜的具体应用和制备方法进行研究,制备NiO薄膜的方法有很多,比如磁控溅射,电子束蒸发,溶胶一凝胶,分子柬外延等。在这些方法中,反应磁控溅射法是应用较为广泛的一种,薄膜的性质与一定溅射条徉有关,如反应气体的跣例,溅射压强,溅射功率和衬底温度等。本论文则应用反应磁控溅射法溅射制备氧化镍薄膜,研究制备条件对薄膜沉积速率,光学性能等影响。
2. 研究内容和预期目标
本论文的研究对象为研究是氧化镍薄膜,氧化镍是p型半导体材料,它的禁带宽度在3.0-4.0ev之间。由于其良好的电学、光学、磁学性质以及热电性、耐化学性,使得它成为广泛应用的材料之一,可以用于太阳能电池、电阻开关、电容器和传感器等。本课题主要研究氧化镍薄膜的具体应用和制备方法,并利用射频磁控溅射法溅射制备氧化镍薄膜,研究制备条件对薄膜沉积速率,光学性能等影响。
具体内容有以下几点:
1.熟悉磁控溅射制备薄膜材料的原理及制备方法,了解设备的操作流程;
3. 研究的方法与步骤
一、采用射频磁控溅射法溅射制备氧化镍薄膜
(1)将镍靶材放入磁控溅射设备,将设备抽真空,达到实验要求的真空水平;
(2)打开质量检流计,按比例通入氩气与氧气;
4. 参考文献
1.半导体物理学,刘恩科等.西安交通大学出版社,1998年10月第1版。
2.半导体制造技术,michael quirk (作者), julian serda (作者),海潮和(合著者),徐秋霞(合著者),等(合著者),韩郑生(译者)电子工业出版社;第1版,2009年。
3. 马海寒. 磁控溅射制备ni0薄膜光电特性研究[d].长春理工大学. 2010
5. 计划与进度安排
第七学期:2022年12月20日:向学生下达任务,介绍课题基本情况,学生根据要求收集资料。
第八学期:
1周:2022年3月5日-3月11日:教师完成在系统中毕业论文任务书,再次向学生讲授所选论题的状况和要求等;
