N-In共掺p型ZnO薄膜的结构和电学特性研究  

The Investigation on the Microstructure and Electrical Properties of p-type ZnO∶In-N Films

作　　者：赵永红[1,2] 孔春阳[1,2] 秦国平[1,2,3] 李万俊[1,2,3] 阮海波[1,2,3] 孟祥丹[1,2] 卞萍[1,2] 徐庆[1,2] 张萍[1,2] 

机构地区：[1]重庆师范大学物理与电子工程学院,光学工程重点实验室,重庆401331 [2]重庆市光电功能材料重点实验室,重庆401331 [3]重庆大学物理学院,重庆401331

出　　处：《重庆师范大学学报（自然科学版）》2013年第3期115-120,共6页Journal of Chongqing Normal University:Natural Science

基　　金：国家自然科学基金(No.11074314,50942021);重庆市自然科学基金(No.CSTC.2011BA4031,KJ120608);重庆师范大学青年基金(No.09XLS04)

摘　　要：采用射频磁控溅射技术在石英衬底上制备ZnO∶In薄膜,以N离子注入的方式进行N掺杂,通过优化退火条件成功实现了ZnO∶In-N薄膜的p型转变。研究发现:在590℃退火20min获得性能良好的p-ZnO∶In-N薄膜,其空穴浓度、迁移率和电阻率分别为(1.01×1018)cm-3、3.40cm2.V-1.s-1、1.81Ω.cm。结合XPS分析认为ZnO∶In-N实现p型导电正是由于In的掺入与受主N形成了有利于p型导电的受主InZn-2NO复合体。Hall跟踪测试发现p型导电会随时间变化而最终转变为n型导电,结合XPS和第一性原理计算认为薄膜中存在残余应力和(N2)O施主缺陷是p型不稳定的原因。The p-type of In-N codoped ZnO have been fabricated via radio frequency magnetron sputtering technology together with the N-implantation and annealing. The ZnO ： In-N film annealed for 20 min at 590 C exhibited good p type conductive nature with hole concentration of 1.01× 10^18 cm ^-3 , Hall mobility of 3.40 cm2 · V^-1 · s^-1 and low resistivity of about 1.81 Ω · cm. X-ray pho- toelectron spectroscopy （XPS） indicated that In and N were easily formed the shallower acceptor Inz, ＋2No complex which was the main factor of the p-type conversation. Hall measurements found that the p-ZnO ： In-N film degenerated into n-type after a preser- vation time. Combined XPS with the first-principles calculation, the instability in p-ZnO ： In-N mainly originate from the evolution of （N2）O donor defect together with the residual stress.

关 键 词：ZnO∶In-N薄膜 离子注入 P型掺杂 稳定性 第一性原理 

分 类 号：O47[理学—半导体物理]