描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787502469177
编辑推荐
本书的特色在于同时介绍了AlN和ZnO两种薄膜材料，并详细探讨了以AlN为过渡层对ZnO薄膜的影响。本书与同类图书比较的优势在于详细介绍了AlN和ZnO两种材料的制备工艺，读者通过此书不但可以对这两种材料的制备方法有一个全面的了解，而且可以掌握一种以AlN为过渡层制备ZnO薄膜的方法，相信此书定会给读者带来很大的收获。
内容简介
本书以实例的形式，介绍了用磁控溅射法制备氧化锌（ZnO）薄膜、氮化铝（AlN）薄膜和ZnO/AlN复合膜的详细工艺和性能表征。全书共分8章，第1章主要介绍ZnO的晶体结构、能带结构、性能与应用；第2章主要介绍AlN的晶体结构、能带结构、性能与应用；第3章主要介绍ZnO和AlN薄膜的常用制备方法及性能表征手段；第4~6章分别介绍了AlN薄膜、ZnO薄膜、ZnO/AlN复合膜的制备方法与性能表征；第7章主要介绍不同溅射时间下AlN缓冲层对ZnO薄膜的影响；第8章主要介绍退火温度对N掺杂ZnO薄膜的影响。
目 录
第1章 ZnO概述 6
1.1 引言 6
1.2 ZnO的晶体结构 7
1.3 ZnO的结构形态 8
1.3.1 ZnO体单晶 8
1.3.2 ZnO薄膜 8
1.3.3 ZnO纳米结构 8
1.4 ZnO的能带结构 9
1.5 ZnO的基本性质 9
1.5.1 ZnO的电学性质 10
1.5.2 ZnO的光学性质 10
1.5.3 ZnO的其特性 11
1.6 ZnO薄膜的应用 11
1.6.1 声表面波器件 12
1.6.2 紫外光电探测器 13
1.6.3 肖特基紫外探测器 13
1.6.4 稀磁半导体 14
1.6.5 发光器件 14
1.6.6 气敏传感器 14
1.6.7 压敏器件 15
1.6.8 透明电极 15
1.6.9 缓冲层 15
1.6.10 ZnO基LED 16
1.7 ZnO的本征缺陷 17
1.7.1 ZnO的本征点缺陷 18
1.7.2 ZnO薄膜的能级 18
1.8 ZnO的掺杂 19
1.8.1控制本征缺陷制备p型ZnO 19
1.8.2 I族元素单一受主掺杂 20
1.8.3 IB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 23
1.8.6 双受主共掺杂 23
1.8.7 稀土掺杂 23
参考文献 24
第2章 AlN概述 34
2.1 引言 34
2.2 AlN的晶体结构 34
2.3 AlN的能带结构 35
2.4 AlN的特性 36
2.4.1 硬度 36
2.4.2 化学稳定性 36
2.4.3 热稳定性 37
2.4.4 电学性能 37
2.4.5 光学性能 37
2.5 A1N薄膜的应用 38
2.5.1 声表面波器件 38
2.5.2 发光材料 39
2.5.3 滤波器、谐振器 39
2.5.4 生物传感器 40
2.5.5 能量搜集器 40
2.5.6 紫外探测器 41
2.5.7 缓冲层 41
2.5.8 SOI材料的绝缘埋层 42
2.5.9 单色冷阴极材料 42
2.5.10 刀具涂层 42
2.5.11 作为磁光记录材料表面的增透膜 42
参考文献 43
第3章 ZnO和AlN薄膜的常用制备方法及性能表征手段 50
3.1 引言 50
3.2 ZnO和AlN薄膜常用的制备方法 51
3.2.1 超声喷雾热分解(USP) 51
3.2.2 溶胶-凝胶(sol-gel) 51
3.2.3 分子束外延(MBE) 52
3.2.4 金属有机物气相沉积(MOCVD) 52
3.2.5 脉冲激光沉积(PLD) 53
3.2.6 真空蒸发(VE) 53
3.2.7 电子束蒸发(E-beam evaporation) 54
3.2.8 离子束辅助沉积(IBAD) 55
3.2.9 溅射法 55
3.3 溅射镀膜的基本原理 56
3.3.1 辉光放电和溅射机理 56
3.3.2 溅射特性 58
3.3.3 溅射过程 59
3.3.4 射频磁控反应溅射技术 61
3.4 多靶磁控溅射技术 65
3.5 实验设备 65
3.5.1多靶磁控溅射仪 65
3.5.2 高真空烧结炉 66
3.6 ZnO和AlN薄膜常用的性能表征手段 66
3.6.1 X射线衍射分析(XRD) 67
3.6.2原子力显微镜(AFM) 69
3.6.3 霍尔效应测试(Hall) 71
3.6.4 扫描电子显微镜(SEM) 72
3.6.5 紫外分光光度计 73
3.6.6 荧光分光光度计(PL) 74
3.6.7 拉曼光谱仪 75
3.6.8 电子探针显微分析(EPMA) 76
参考文献 77
第4章 AlN薄膜的制备与性能表征 79
4.1引言 79
4.2过渡层概述 79
4.3 AlN薄膜的制备 80
4.3.1 实验装置 80
4.3.2 衬底的预处理 81
4.3.3 样品制备工艺参数 81
4.3.4 制备AlN薄膜的实验步骤 81
4.4工艺参数对AlN薄膜性能的影响 82
4.4.1 衬底温度对AlN薄膜性能的影响 82
4.4.2 工作气压对AlN薄膜性能的影响 83
4.4.3 溅射功率对AlN薄膜性能的影响 84
4.5 AlN薄膜性能表征的分析总结 85
参考文献 86
第5章 ZnO薄膜的制备与性能表征 87
5.1引言 87
5.2 ZnO薄膜的制备 87
5.2.1 实验装置 87
5.2.2 衬底的预处理 87
5.2.3 样品制备工艺参数 88
5.2.4 制备ZnO薄膜的实验步骤 88
5.3工艺参数对ZnO薄膜性能的影响 89
5.3.1 衬底温度对ZnO薄膜性能的影响 89
5.3.2 工作气压对ZnO薄膜性能的影响 90
5.3.3 溅射功率对ZnO薄膜性能的影响 91
5.4 ZnO薄膜性能表征的分析总结 92
参考文献 92
第6章 ZnO/AlN复合膜的制备与性能表征 93
6.1引言 93
6.2 ZnO/AlN复合薄膜的制备 93
6.2.1 实验装置 93
6.2.2 衬底的预处理 93
6.2.3 样品制备工艺参数 94
6.2.4 制备ZnO/AlN复合膜的实验步骤 94
6.3 ZnO/AlN复合膜与ZnO单层膜的对比 95
6.3.1 ZnO/AlN复合膜与ZnO单层膜XRD测试对比 95
6.3.2 ZnO/AlN复合膜与ZnO单层膜原子力显微镜测试对比 96
6.3.3 ZnO/AlN复合膜与ZnO单层膜电学参数及导电类型对比 97
6.4 ZnO/AlN复合膜与ZnO单层膜的对比分析总结 98
参考文献 98
第7章 不同溅射时间下AlN缓冲层对ZnO薄膜的影响 99
7.1引言 99
7.2 AlN薄膜、ZnO/AlN复合薄膜的制备 99
7.2.1 实验装置 99
7.2.2 衬底的预处理 99
7.2.3 样品制备工艺参数 100
7.2.4 制备AlN薄膜和ZnO/AlN复合膜的实验步骤 100
7.3不同溅射时间下AlN缓冲层对ZnO薄膜的影响 101
7.3.1 表面形貌分析 101
7.3.2 XRD测试分析 102
7.3.3 霍尔测试分析 103
7.4 不同溅射时间下AlN缓冲层对ZnO薄膜的影响分析总结 104
参考文献 104
第8章 退火温度对N掺杂ZnO薄膜结构和电学性能的影响 106
8.1 引言 106
8.2 退火处理模型 106
8.3 N掺杂ZnO薄膜的制备 108
8.3.1 实验装置 108
8.3.2 衬底的预处理 108
8.3.3 样品制备工艺参数 108
8.3.4 制备N掺杂ZnO薄膜的实验步骤 109
8.4 退火温度对N掺杂ZnO薄膜的影响 109
8.4.1 XRD测试分析 109
8.4.2 表面形貌分析 111
8.4.3 霍尔测试分析 112
8.5 退火温度对N掺杂ZnO薄膜的影响分析总结 113
参考文献 113
1.1 引言 6
1.2 ZnO的晶体结构 7
1.3 ZnO的结构形态 8
1.3.1 ZnO体单晶 8
1.3.2 ZnO薄膜 8
1.3.3 ZnO纳米结构 8
1.4 ZnO的能带结构 9
1.5 ZnO的基本性质 9
1.5.1 ZnO的电学性质 10
1.5.2 ZnO的光学性质 10
1.5.3 ZnO的其特性 11
1.6 ZnO薄膜的应用 11
1.6.1 声表面波器件 12
1.6.2 紫外光电探测器 13
1.6.3 肖特基紫外探测器 13
1.6.4 稀磁半导体 14
1.6.5 发光器件 14
1.6.6 气敏传感器 14
1.6.7 压敏器件 15
1.6.8 透明电极 15
1.6.9 缓冲层 15
1.6.10 ZnO基LED 16
1.7 ZnO的本征缺陷 17
1.7.1 ZnO的本征点缺陷 18
1.7.2 ZnO薄膜的能级 18
1.8 ZnO的掺杂 19
1.8.1控制本征缺陷制备p型ZnO 19
1.8.2 I族元素单一受主掺杂 20
1.8.3 IB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 23
1.8.6 双受主共掺杂 23
1.8.7 稀土掺杂 23
参考文献 24
第2章 AlN概述 34
2.1 引言 34
2.2 AlN的晶体结构 34
2.3 AlN的能带结构 35
2.4 AlN的特性 36
2.4.1 硬度 36
2.4.2 化学稳定性 36
2.4.3 热稳定性 37
2.4.4 电学性能 37
2.4.5 光学性能 37
2.5 A1N薄膜的应用 38
2.5.1 声表面波器件 38
2.5.2 发光材料 39
2.5.3 滤波器、谐振器 39
2.5.4 生物传感器 40
2.5.5 能量搜集器 40
2.5.6 紫外探测器 41
2.5.7 缓冲层 41
2.5.8 SOI材料的绝缘埋层 42
2.5.9 单色冷阴极材料 42
2.5.10 刀具涂层 42
2.5.11 作为磁光记录材料表面的增透膜 42
参考文献 43
第3章 ZnO和AlN薄膜的常用制备方法及性能表征手段 50
3.1 引言 50
3.2 ZnO和AlN薄膜常用的制备方法 51
3.2.1 超声喷雾热分解(USP) 51
3.2.2 溶胶-凝胶(sol-gel) 51
3.2.3 分子束外延(MBE) 52
3.2.4 金属有机物气相沉积(MOCVD) 52
3.2.5 脉冲激光沉积(PLD) 53
3.2.6 真空蒸发(VE) 53
3.2.7 电子束蒸发(E-beam evaporation) 54
3.2.8 离子束辅助沉积(IBAD) 55
3.2.9 溅射法 55
3.3 溅射镀膜的基本原理 56
3.3.1 辉光放电和溅射机理 56
3.3.2 溅射特性 58
3.3.3 溅射过程 59
3.3.4 射频磁控反应溅射技术 61
3.4 多靶磁控溅射技术 65
3.5 实验设备 65
3.5.1多靶磁控溅射仪 65
3.5.2 高真空烧结炉 66
3.6 ZnO和AlN薄膜常用的性能表征手段 66
3.6.1 X射线衍射分析(XRD) 67
3.6.2原子力显微镜(AFM) 69
3.6.3 霍尔效应测试(Hall) 71
3.6.4 扫描电子显微镜(SEM) 72
3.6.5 紫外分光光度计 73
3.6.6 荧光分光光度计(PL) 74
3.6.7 拉曼光谱仪 75
3.6.8 电子探针显微分析(EPMA) 76
参考文献 77
第4章 AlN薄膜的制备与性能表征 79
4.1引言 79
4.2过渡层概述 79
4.3 AlN薄膜的制备 80
4.3.1 实验装置 80
4.3.2 衬底的预处理 81
4.3.3 样品制备工艺参数 81
4.3.4 制备AlN薄膜的实验步骤 81
4.4工艺参数对AlN薄膜性能的影响 82
4.4.1 衬底温度对AlN薄膜性能的影响 82
4.4.2 工作气压对AlN薄膜性能的影响 83
4.4.3 溅射功率对AlN薄膜性能的影响 84
4.5 AlN薄膜性能表征的分析总结 85
参考文献 86
第5章 ZnO薄膜的制备与性能表征 87
5.1引言 87
5.2 ZnO薄膜的制备 87
5.2.1 实验装置 87
5.2.2 衬底的预处理 87
5.2.3 样品制备工艺参数 88
5.2.4 制备ZnO薄膜的实验步骤 88
5.3工艺参数对ZnO薄膜性能的影响 89
5.3.1 衬底温度对ZnO薄膜性能的影响 89
5.3.2 工作气压对ZnO薄膜性能的影响 90
5.3.3 溅射功率对ZnO薄膜性能的影响 91
5.4 ZnO薄膜性能表征的分析总结 92
参考文献 92
第6章 ZnO/AlN复合膜的制备与性能表征 93
6.1引言 93
6.2 ZnO/AlN复合薄膜的制备 93
6.2.1 实验装置 93
6.2.2 衬底的预处理 93
6.2.3 样品制备工艺参数 94
6.2.4 制备ZnO/AlN复合膜的实验步骤 94
6.3 ZnO/AlN复合膜与ZnO单层膜的对比 95
6.3.1 ZnO/AlN复合膜与ZnO单层膜XRD测试对比 95
6.3.2 ZnO/AlN复合膜与ZnO单层膜原子力显微镜测试对比 96
6.3.3 ZnO/AlN复合膜与ZnO单层膜电学参数及导电类型对比 97
6.4 ZnO/AlN复合膜与ZnO单层膜的对比分析总结 98
参考文献 98
第7章 不同溅射时间下AlN缓冲层对ZnO薄膜的影响 99
7.1引言 99
7.2 AlN薄膜、ZnO/AlN复合薄膜的制备 99
7.2.1 实验装置 99
7.2.2 衬底的预处理 99
7.2.3 样品制备工艺参数 100
7.2.4 制备AlN薄膜和ZnO/AlN复合膜的实验步骤 100
7.3不同溅射时间下AlN缓冲层对ZnO薄膜的影响 101
7.3.1 表面形貌分析 101
7.3.2 XRD测试分析 102
7.3.3 霍尔测试分析 103
7.4 不同溅射时间下AlN缓冲层对ZnO薄膜的影响分析总结 104
参考文献 104
第8章 退火温度对N掺杂ZnO薄膜结构和电学性能的影响 106
8.1 引言 106
8.2 退火处理模型 106
8.3 N掺杂ZnO薄膜的制备 108
8.3.1 实验装置 108
8.3.2 衬底的预处理 108
8.3.3 样品制备工艺参数 108
8.3.4 制备N掺杂ZnO薄膜的实验步骤 109
8.4 退火温度对N掺杂ZnO薄膜的影响 109
8.4.1 XRD测试分析 109
8.4.2 表面形貌分析 111
8.4.3 霍尔测试分析 112
8.5 退火温度对N掺杂ZnO薄膜的影响分析总结 113
参考文献 113
前 言
目前，半导体材料已经成为 21 世纪信息社会高技术产业的基础材料。ZnO是继GaN之后出现的又一种宽禁带半导体材料，它有着与GaN相似的晶体结构，在某些方面具有比GaN更优越的性能。ZnO室温带隙约为3.37eV，激子结合能高达60meV，远大于其室温下的离化能26meV；ZnO的熔点高达1975℃，具有很高的化学和热稳定性，抗辐射能力强，远远超过GaN；ZnO薄膜是一种光学透明薄膜，纯ZnO及其掺杂薄膜具有优异的光电性能，用途广阔，而且原料易得、价廉、毒性小，是有开发潜力的薄膜材料之一。自1998年ZnO薄膜的室温紫外受激发射报道以来，ZnO成为继GaN之后光电子领域内又一研究热点。
ZnO薄膜通常沿着[0001]方向优先生长，即具有c轴择优取向。在多晶和非晶衬底上通常只能得到六方柱状多晶薄膜；在单晶衬底（如c面或a面蓝宝石单晶片）上可以实现ZnO外延薄膜的生长。衬底不同会对ZnO外延薄膜的质量产生很大影响。
大量研究表明，在Si衬底上生长ZnO薄膜具有重要的意义，但是由于Si与ZnO的晶格常数及线膨胀系数的失配度均很大，难以实现高质量ZnO薄膜的外延生长，因此采用中间缓冲层是一种值得研究的工艺。由于AlN和ZnO具有相同的六方纤锌矿结构，而且两者晶格失配度较小，线膨胀系数相近，所以可作为生长ZnO薄膜的缓冲层，并可改善ZnO/AlN界面结构。
本书重点探讨了以AlN作为ZnO的缓冲层来制备和研究ZnO薄膜的性能，因此不但对ZnO做了详细的介绍，同时也对AlN做了详尽的介绍。
ZnO薄膜通常沿着[0001]方向优先生长，即具有c轴择优取向。在多晶和非晶衬底上通常只能得到六方柱状多晶薄膜；在单晶衬底（如c面或a面蓝宝石单晶片）上可以实现ZnO外延薄膜的生长。衬底不同会对ZnO外延薄膜的质量产生很大影响。
大量研究表明，在Si衬底上生长ZnO薄膜具有重要的意义，但是由于Si与ZnO的晶格常数及线膨胀系数的失配度均很大，难以实现高质量ZnO薄膜的外延生长，因此采用中间缓冲层是一种值得研究的工艺。由于AlN和ZnO具有相同的六方纤锌矿结构，而且两者晶格失配度较小，线膨胀系数相近，所以可作为生长ZnO薄膜的缓冲层，并可改善ZnO/AlN界面结构。
本书重点探讨了以AlN作为ZnO的缓冲层来制备和研究ZnO薄膜的性能，因此不但对ZnO做了详细的介绍，同时也对AlN做了详尽的介绍。
媒体评论
半导体材料是近年来研究的热点，已应用于诸多领域，并都有了很多的成果发表。本书的特点是以实例的形式，同时介绍了用磁控溅射法制备氧化锌（ZnO）薄膜、氮化铝（AlN）薄膜和ZnO/AlN复合膜的详细工艺和性能表征，并深入探讨了以AlN为过渡层对ZnO薄膜的影响。以AlN作为ZnO的缓冲层来制备和研究ZnO薄膜，是目前研究的方向，相信通过此书的介绍会给相关专业人员一个很好的借鉴。
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