1 ZnO概述 1
1.1引言 1
1.2 ZnO的晶体结构 2
1.3 ZnO的结构形态 3
1.3.1 ZnO体单晶 4
1.3.2 ZnO薄膜 4
1.3.3 ZnO纳米结构 4
1.4 ZnO的能带结构 5
1.5 ZnO的基本性质 6
1.5.1 ZnO的电学性质 7
1.5.2 ZnO的光学性质 7
1.5.3 ZnO的其他特性 8
1.6 ZnO薄膜的应用 9
1.6.1声表面波器件 9
1.6.2紫外光电探测器 10
1.6.3肖特基紫外探测器 11
1.6.4稀磁半导体 12
1.6.5发光器件 12
1.6.6气敏传感器 13
1.6.7压敏器件 13
1.6.8透明电极 13
1.6.9缓冲层 14
1.6.10 ZnO基LED 15
1.7 ZnO的本征缺陷 17
1.7.1 ZnO的本征点缺陷 17
1.7.2 ZnO薄膜的能级 18
1.8 ZnO的掺杂 18
1.8.1控制本征缺陷制备P型ZnO 19
1.8.2 1族元素单一受主掺杂 20
1.8.3 1B族元素单一受主掺杂 21
1.8.4 V族元素单一受主掺杂 21
1.8.5受主-施主共掺杂 24
1.8.6双受主共掺杂 24
1.8.7稀土掺杂 25
参考文献 26
2 AlN概述 34
2.1引言 34
2.2 AlN的晶体结构 35
2.3 AlN的能带结构 36
2.4 AlN的特性 37
2.4.1硬度 37
2.4.2化学稳定性 38
2.4.3热稳定性 38
2.4.4电学性能 38
2.4.5光学性能 39
2.5 AlN薄膜的应用 40
2.5.1声表面波器件 40
2.5.2发光材料 41
2.5.3滤波器、谐振器 41
2.5.4生物传感器 42
2.5.5能量搜集器 42
2.5.6紫外探测器 43
2.5.7缓冲层 44
2.5.8 SOI材料的绝缘埋层 45
2.5.9单色冷阴极材料 45
2.5.10刀具涂层 46
2.5.11作为磁光记录材料表面的增透膜 46
参考文献 47
3 ZnO和AIN薄膜的常用制备方法及性能表征手段 52
3.1引言 52
3.2 ZnO和AlN薄膜常用的制备方法 53
3.2.1超声喷雾热分解（USP） 54
3.2.2溶胶-凝胶（sol-gel） 54
3.2.3分子束外延（MBE） 55
3.2.4金属有机物气相沉积（MOCVD） 55
3.2.5脉冲激光沉积（PLD） 56
3.2.6真空蒸发（VE） 57
3.2.7电子束蒸发（E-beam evaporation） 58
3.2.8离子束辅助沉积（IBAD） 59
3.2.9溅射法 60
3.3溅射镀膜的基本原理 60
3.3.1辉光放电和溅射机理 60
3.3.2溅射特性 63
3.3.3溅射过程 65
3.3.4射频磁控反应溅射技术 67
3.4多靶磁控溅射技术 72
3.5实验设备 72
3.5.1多靶磁控溅射仪 72
3.5.2高真空烧结炉 74
3.6 ZnO和AlN薄膜常用的性能表征手段 74
3.6.1 X射线衍射分析（XRD） 74
3.6.2原子力显微镜（AFM） 76
3.6.3霍尔效应测试（Hall） 79
3.6.4扫描电子显微镜（SEM） 81
3.6.5紫外分光光度计 82
3.6.6荧光分光光度计（PL） 84
3.6.7拉曼光谱仪 85
3.6.8电子探针显微分析（EPMA） 86
参考文献 87
4 AlN薄膜的制备与性能表征 89
4.1引言 89
4.2过渡层概述 89
4.3 AlN薄膜的制备 90
4.3.1实验装置 91
4.3.2衬底的预处理 91
4.3.3样品制备工艺参数 92
4.3.4制备AlN薄膜的实验步骤 92
4.4工艺参数对AlN薄膜性能的影响 93
4.4.1衬底温度对AlN薄膜性能的影响 93
4.4.2工作气压对AlN薄膜性能的影响 95
4.4.3溅射功率对AlN薄膜性能的影响 96
4.5 AlN薄膜性能表征的分析总结 97
参考文献 98
5 ZnO薄膜的制备与性能表征 100
5.1引言 100
5.2 ZnO薄膜的制备 100
5.2.1实验装置 100
5.2.2衬底的预处理 100
5.2.3样品制备工艺参数 101
5.2.4制备ZnO薄膜的实验步骤 101
5.3工艺参数对ZnO薄膜性能的影响 102
5.3.1衬底温度对ZnO薄膜性能的影响 102
5.3.2工作气压对ZnO薄膜性能的影响 103
5.3.3溅射功率对ZnO薄膜性能的影响 105
5.4 ZnO薄膜性能表征的分析总结 106
参考文献 107
6 ZnO/AlN复合膜的制备与性能表征 108
6.1引言 108
6.2 ZnO/AlN复合薄膜的制备 108
6.2.1实验装置 108
6.2.2衬底的预处理 108
6.2.3样品制备工艺参数 109
6.2.4制备ZnO/AlN复合膜的实验步骤 109
6.3 ZnO/AlN复合膜与ZnO单层膜的对比 110
6.3.1 ZnO/AlN复合膜与ZnO单层膜XRD测试对比 110
6.3.2 ZnO/AlN复合膜与ZnO单层膜原子力显微镜测试对比 112
6.3.3 ZnO/AlN复合膜与ZnO单层膜电学参数及导电类型对比 113
6.4 ZnO/AlN复合膜与ZnO单层膜的对比分析总结 114
参考文献 114
7不同溅射时间下AlN缓冲层对ZnO薄膜的影响 115
7.1引言 115
7.2 AlN薄膜、ZnO/AlN复合薄膜的制备 115
7.2.1实验装置 115
7.2.2衬底的预处理 115
7.2.3样品制备工艺参数 116
7.2.4制备AlN薄膜和ZnO/AlN复合膜的实验步骤 116
7.3不同溅射时间下AlN缓冲层对ZnO薄膜的影响 117
7.3.1表面形貌分析 117
7.3.2 XRD测试分析 119
7.3.3霍尔测试分析 121
7.4不同溅射时间下AlN缓冲层对ZnO薄膜的影响分析总结 122
参考文献 122
8退火温度对N掺杂ZnO薄膜结构和电学性能的影响 123
8.1引言 123
8.2退火处理模型 123
8.3 N掺杂ZnO薄膜的制备 125
8.3.1实验装置 125
8.3.2衬底的预处理 125
8.3.3样品制备工艺参数 126
8.3.4制备N掺杂ZnO薄膜的实验步骤 126
8.4退火温度对N掺杂ZnO薄膜的影响 127
8.4.1 XRD测试分析 127
8.4.2表面形貌分析 129
8.4.3霍尔测试分析 131
8.5退火温度对N掺杂ZnO薄膜的影响分析总结 132
参考文献 132