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绪论 1

第1章 氧化物薄膜的制备技术 5

1.1 真空蒸发技术 6

1.1.1 金属和化合物蒸发 6

1.1.2 蒸发源的加热装置 9

1.2 MBE技术 12

1.3 溅射技术 14

1.3.1 双极直流反应溅射 15

1.3.2 偏压溅射 16

1.3.3 射频溅射 18

1.3.4 磁控溅射 19

1.3.5 离子束溅射 22

1.4 离子镀技术 23

1.5 CVD技术 24

1.5.1 APCVD和LPCVD技术 25

1.5.2 PECVD技术 26

1.5.3 MOCVD技术 27

1.6 溶液镀膜技术 30

1.6.1 喷涂高温分解 30

1.6.2 浸涂技术 31

1.6.3 化学溶解生长 31

1.6.4 sol-gel技术 32

1.7 阳极氧化技术 33

1.7.1 阳极氧化技术 33

1.7.2 等离子体阳极氧化技术 34

参考文献 36

第2章 氧化物半导体基础 41

2.1 金属氧化物晶体结构 41

2.1.1 MO型金属氧化物的典型晶体结构 41

2.1.2 MO2型金属氧化物晶体的典型晶体结构 42

2.1.3 M2O3型金属氧化物的典型晶体结构 43

2.2 金属氧化物的缺陷 44

2.2.1 金属氧化物晶体缺陷类型 44

2.2.2 金属氧化物晶体点缺陷理论基础 45

2.3 金属氧化物半导体的电学性质 50

2.3.1 金属氧化物半导体的电子结构 51

2.3.2 金属氧化物半导体的载流子浓度 52

2.3.3 金属氧化物半导体载流子输运散射机制 54

2.4 氧化物半导体的磁学性质 57

2.4.1 稀磁氧化物半导体的掺杂元素 58

2.4.2 氧化物半导体的铁磁性起源 60

2.5 透明氧化物半导体的光学性质 62

2.5.1 透明氧化物半导体的光学常数 62

2.5.2 Burstein-Moss移动 67

2.5.3 透明氧化物半导体薄膜的PL特性 70

2.6 金属氧化物半导体的气敏特性 74

参考文献 76

第3章 ZnO薄膜 81

3.1 ZnO薄膜的晶体结构 82

3.1.1 ZnO的晶体结构 82

3.1.2 ZnO薄膜的XRD谱 84

3.1.3 ZnO薄膜的Raman谱 86

3.1.4 ZnO薄膜的RHEED图案 88

3.1.5 ZnO薄膜的HRTEM图像 90

3.2 ZnO的电子结构 90

3.3 ZnO的本征点缺陷 92

3.4 ZnO薄膜的电学性质 94

3.4.1 本征ZnO的弱n型导电 94

3.4.2 ZnO的掺杂 96

3.4.3 ZnO薄膜载流子散射机制 99

3.5 ZnO薄膜的磁学性质和压电性质 100

3.5.1 ZnO基稀磁半导体 100

3.5.2 ZnO薄膜的压电性质 102

3.6 ZnO薄膜的光学性质 103

3.6.1 ZnO薄膜的光透射谱 103

3.6.2 ZnO薄膜的PL特性 105

3.6.3 ZnO薄膜的激子受激发射特性 108

参考文献 109

第4章 SnO2薄膜 114

4.1 SnO2薄膜的晶体结构 115

4.1.1 SnO2的晶体结构 115

4.1.2 SnO2薄膜的XRD谱 116

4.1.3 SnO2薄膜的Raman谱 120

4.1.4 SnO2薄膜的TEM和HRTEM图像 123

4.1.5 SnO2薄膜的XPS谱 125

4.1.6 SnO2薄膜的RBS谱 127

4.2 金红石SnO2的电子结构 127

4.3 SnO2薄膜的电学性质 129

4.3.1 金红石SnO2的本征缺陷 129

4.3.2 金红石SnO2薄膜的掺杂 131

4.3.3 金红石SnO2薄膜载流子散射机制 133

4.3.4 铌铁矿SnO2薄膜的电学性质 135

4.4 SnO2薄膜的磁学性质 136

4.5 SnO2薄膜的光学特性 137

4.5.1 SnO2薄膜的光透射谱 138

4.5.2 SnO2薄膜的PL特性 141

4.6 金红石SnO2薄膜的气敏特性 144

参考文献 145

第5章 TiO2薄膜 151

5.1 TiO2薄膜的晶体结构 152

5.1.1 TiO2的晶体结构 152

5.1.2 TiO2薄膜的XRD谱 153

5.1.3 TiO2薄膜的Raman谱 157

5.1.4 TiO2薄膜的XPS谱 159

5.1.5 TiO2的RBS谱 159

5.2 TiO2的电子结构 161

5.3 TiO2的本征点缺陷 164

5.4 TiO2薄膜的电学性质 168

5.5 TiO2薄膜的磁学性质 173

5.6 TiO2薄膜的光学性质 175

5.6.1 TiO2薄膜的光透射谱 175

5.6.2 TiO2薄膜的PL特性 177

5.6.3 TiO2薄膜的光学常数 179

5.7 TiO2薄膜的光催化特性 181

参考文献 183

第6章 In2O3薄膜 190

6.1 In2O3薄膜的晶体结构 190

6.1.1 In2O3薄膜的晶体结构 190

6.1.2 In2O3薄膜的XRD谱 192

6.1.3 1n2O3薄膜的Raman谱 195

6.1.4 In2O3薄膜的HRTEM图像 197

6.1.5 In2O3薄膜的XPS谱 200

6.1.6 In2O3薄膜的RBS谱 201

6.2 In2O3的电子结构 203

6.3 In2O3薄膜的电学性质 205

6.3.1 In2O3的本征点缺陷 205

6.3.2 In2O3薄膜的电导特性 207

6.3.3 In2O3薄膜载流子散射机制 211

6.4 In2O3薄膜的磁学性质 212

6.5 In2O3薄膜的光学性质 213

6.5.1 In2O3薄膜的光透射谱 214

6.5.2 In2O3薄膜的PL特性 216

6.5.3 In2O3薄膜的光学常数 217

6.6 IN2O3薄膜的气敏特性 220

参考文献 222

第7章 Ga2O3薄膜 227

7.1 Ga2O3薄膜的晶体结构 228

7.1.1 Ga2O3的晶体结构 228

7.1.2 Ga2O3薄膜的XRD谱 229

7.1.3 β-Ga2O3的薄膜HRTEM图像 232

7.1.4 β-Ga2O3薄膜的Raman谱 235

7.1.5 β-Ga2O3的XPS谱 237

7.1.6 Ga2O3薄膜的RBS谱 238

7.2 Ga2O3的电子结构 239

7.3 Ga2O3薄膜的电学性质 242

7.3.1 Ga2O3的点缺陷 242

7.3.2 Ga2O3薄膜的电学性质 244

7.4 Ga2O3薄膜的光学性质 246

7.4.1 Ga2O3薄膜的光透射谱 246

7.4.2 Ga2O3薄膜的PL特性 249

7.4.3 Ga2O3的薄膜CL特性 252

7.4.4 Ga2O3薄膜的光学常数 254

7.5 β-Ga2O3薄膜的气敏特性 256

参考文献 258

第8章 MgZnO薄膜 263

8.1 MgZnO薄膜的晶体结构 264

8.1.1 MgZnO薄膜的晶体结构 264

8.1.2 MgZnO薄膜的XRD谱 265

8.1.3 MgZnO薄膜的Raman谱 269

8.1.4 MgZnO薄膜的AFM图像 270

8.1.5 MgZnO薄膜的TEM和HRTEM图像 271

8.1.6 MgZnO的XPS谱 273

8.1.7 MgZnO薄膜的RBS谱 275

8.2 MgZnO的电子结构 276

8.3 MgZnO薄膜的电学和磁学性质 280

8.3.1 MgZnO薄膜的电学性质 280

8.3.2 MgZnO薄膜的磁学性质 282

8.4 MgZnO的光学性质 283

8.4.1 MgZnO薄膜的光透射谱 283

8.4.2 MgZnO薄膜的PL特性 286

8.4.3 MgZnO薄膜的长波光学声子性质 290

8.4.4 MgZnO薄膜的光学常数 292

参考文献 296

第9章 GaInO和InGaZnO薄膜 299

9.1 引言 299

9.2 GaInO薄膜 299

9.2.1 GaInO薄膜的晶体结构 300

9.2.2 GaInO薄膜的电学性质 307

9.2.3 GaInO薄膜的光学性质 309

9.3 InGaZnO薄膜 311

9.3.1 InGaZnO薄膜的晶体结构 312

9.3.2 InGaZnO薄膜的电学性质 315

9.3.3 InGaZnO薄膜的光学性质 325

参考文献 326

第10章 透明氧化物电子学 330

10.1 引言 330

10.2 透明氧化物薄膜晶体管 332

10.2.1 c-IGZO-TFT 333

10.2.2 a-IGZO-TFT 335

10.2.3 ZnO-TFT 344

10.3 紫外发光二极管和激光二极管 349

10.3.1 UV-LED 350

10.3.2 UV-LD 356

10.4 透明UV探测器 359

参考文献 363

索引 368

《半导体科学与技术丛书》已出版书目 376

彩图 377