● 摘要
ZnO是一种Ⅱ-Ⅵ族多功能半导体材料。传统上，ZnO薄膜被广泛应用于声表面波器件、体声波器件、气敏传感器、压敏电阻以及透明导电电极等。近年来，ZnO作为宽禁带半导体材料的研究越来越受到人们的重视。 本文较全面地阐述了ZnO薄膜的各种生长技术及其原理，概括了ZnO薄膜研究的最新进展，并探讨了ZnO薄膜的转型问题。用反应射频溅射的方法生长了具有C轴择优取向的ZnO薄膜，通过X射线衍射、霍尔测试仪、扫描探针显微镜等测试手段对ZnO薄膜的结构和性能进行了表征。系统地概括了各种生长条件如溅射功率、溅射气氛和溅射压强等参数对ZnO薄膜性能的影响。本文还研究了高温退火对ZnO薄膜的结构、结晶质量和光电特性等的改善，并对其内在机理进行分析。 作为ZnO薄膜在实际应用方面的尝试，我们用反应射频溅射方法在玻璃衬底上生长了高质量的ZnO薄膜，并在薄膜上制备了MSM结构的光电导型探测器。对探测器的伏安特性和光响应特性进行测试，实验发现金属Al与ZnO能形成很好的欧姆接触，探测器在-20V~20V的周期电压下有明显的紫外光响应，为了提高探测器的感光性，我们根据半导体器件原理提出了相应的改进措施；此外，我们还发现了ZnO薄膜的持续光电导效应，对其形成机理进行分析，并指出它对场效应晶体管器件以及紫外探测器的灵敏度、噪声特性以及响应速度等具有负面影响。