以水熱法製備氧化鋅類單晶薄膜及其異質結構於紫外光檢測器之研製

  • 蔡 宗哲

學生論文: Master's Thesis

摘要

本?文之研究主題係藉由水熱法(hydro-thermal growth HTG)進?類單晶之氧化鋅薄膜之選擇性成長,以氧化鋅薄膜為基材搭配其它P型半導體材?(例如:氧化亞銅、氧化鎳),進而製備出?質接面結構之UV光感測器,本研究方法具有低溫低壓製程、製程時間短、元件製作成本低?亦可避免傳統使用氧化鋅奈米線作為UV感測元件之絕緣製程(此製程技術複雜耗時,導致元件成本提高)、較大接面面積與較高之材料應力(與奈米結構比較)。本論文研究工作概分為三部份,第一部分為利用水熱法製程,於晶種層AZO表面進行出氧化鋅薄膜成長,並藉由XRD、TEM、穿透率量測及霍爾量測,證實此薄膜具有高結晶性、高穿透率低、高載子移動率及低電阻率之特性。第二部分將已製備氧化鋅薄膜之ITO玻璃基板表面,沉積p-Cu2O薄膜,進?HTG-ZnO/p-Cu2O?質接面結構的UV光感測器研製與光電特性分析。實驗結果顯示,擁有500 nm厚度p-Cu2O薄膜的異質結構UV光感測器可展現出高整流比之光電流特性,與利用濺鍍機沉積氧化鋅薄膜所製備之異質結構紫外光感測元件相較下,具有較佳的響應特性。此元件經過熱退火製程(氮氣下退火600oC)後,於UV光波長365 nm照射下有55 6倍(IUV/Idark)之響應,響應時間與回復時間分別為15秒及10秒,漏電流為0 06 uA/cm2 (Jr @-1 V)。第三部分係以與第二部份相同之製程進而製備出n-ZnO/p-NiO之?質結構UV光感測器,此元件在p-NiO厚?為500 nm時,具有最佳的光電流特性,與利用濺鍍機沉積氧化鋅薄膜所製備之異質結構紫外光感測元件相較下,亦具有較佳的響應特性。且此元件經過熱退火製程(氮氣下退火600oC)後,於UV光波長365 nm照射下有260 3倍(IUV/Idark)的響應,響應時間與回復時間分別是2 5秒及7秒,漏電流為0 19 uA/cm2 (Jr @ -1 V)。與n-ZnO/p-Cu2O?質結構UV光感測器相較下,ZnO/p-NiO?質結構UV光感測器擁有較佳響應特性、較短之響應時間及回復時間,此可能因氧化亞銅能隙寬度較窄(2 1 ev)以至量子效率較低(轉為熱能-歐傑效應),以及氧化亞銅之載子移動率較低所致。 本研究以HTG製備出具有高穿透率及良好結晶性之氧化鋅薄膜,並分別與p-NiO與p-Cu2O成?製備?質結構UV光偵測器元件,光電特性優異及快速響應能力,於UV光偵測器元件應用上具有潛?。
獎項日期2014 八月 21
原文Chinese
監督員Shui-Jinn Wang (Supervisor)

引用此

以水熱法製備氧化鋅類單晶薄膜及其異質結構於紫外光檢測器之研製
宗哲, 蔡. (Author). 2014 八月 21

學生論文: Master's Thesis