AgZnO肖特基二极管的制备和光电特性的研究文档格式.docx

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指导教师职称

论文完成时间

二○一四年印制

河南大学民生学院毕业论文开题报告（理工类）

题目：

Ag/ZnO肖特基二极管的制备和光电特性的研究

1、课题来源

近些年来，新兴的宽禁带半导体材料的研究格外引人注目。

宽禁带半导体材料具有很多突出特点。

不仅热导率高而且击穿电压高。

不仅介电常数低而且电子饱和速率大，这就保证了其较广泛的适用范围。

以ZnO为例，伴随着数字传输以及移动通信信息传输量的增加，ZnO材料的高频特性逐渐崭露头角显示其优势。

因此，ZnO薄膜在高频滤波器、谐振器等领域的发展前景非常广泛。

本文综述了Ag/ZnO肖特基二极管的制备及电学特性。

2、设计目的和意义

研究目的：

1、通过磁控溅射沉积系统制备出Ag/ZnO肖特基二极管成品

2、验证Ag/ZnO肖特基二极管的电学特性

研究意义：

通过实验熟悉掌握肖特基二极管的制备流程，深化对肖特基二极管相关特性的认识并通过这些进一步提高自己的动手动脑能力

3、设计内容、研究途径及实验操作

1、研究内容：

（1）磁控溅射沉积系统进行氧化锌镀膜制备肖特基二极管

（2）氧化锌肖特基二极管的电学特性（I-V特性）

2、研究途径

收集相关资料和文献、系统回顾金属半导体接触理论以及肖特基二极管相关理论，通过磁控溅射沉积系统实现Ag/ZnO肖特基二极管的制备并验证肖特基二极管的相关特性

3、实验操作

JGP-450A型射频磁控溅射沉积系统的具体操作

4、国内外现状

近年来，第三代半导体材料ZnO（宽禁带间隙半导体材料）越来越受研究学界的青睐。

2002年美国实施了宽禁带半导体技术计划。

并且分为三个阶段。

第一阶段的2～4英寸材料SiC衬底材料商品化，已实施成功；

第二阶段为是实现GaN基高可靠、高性能微波器件的大批量生产；

第三阶段，投入若干模块中试验其应用。

碳化硅MESFET器件以及GaN基高亮度LED都是具有广阔发展空间的应用研究领域。

2004年，“973”国家重大基础项目研究”中有关宽禁带半体研究工作正式启动。

十三所、中科院半导体所及电子科技大学、北京大学等高校均参与了研究工作。

高校侧重于材料及器件理论、模拟研究。

研究所侧重于材料及器件的制备。

这些都极大地提高了国内宽禁带半导体研制水平。

5、设计工作的主要阶段、进度

阶段

起始日期

终止日期

进度

第一阶段

2014.3初

2014.3底

资料收集

第二阶段

2014.4初

2014.4底

实验操作数据记录

第三阶段

2014.5初

2014.5底

编写论文准备答辩

6、最终目标

制备出合格的Ag/ZnO肖特基二极管成品并验证该成品的电学特性

7、现有条件

图书馆检索系统、电子专题资料库、JGP-450A型磁控溅射沉积系统

八、指导老师审核意见

年月日

Ag/ZnO肖特基二极管的制备及光电特性研究

（）

中文摘要：

氧化锌作为一种新一代宽禁带半导体材料特征迥异。

室温条件下，Eg可以达到3.37ev。

除了禁带宽度比较宽之外，其激子束缚能也比较高。

此外，氧化锌材料无毒，材料成本不高等。

这些都是氧化锌材料出众的性质使得其成为优异的半导体材料并广泛应用于生产生活中，尤其是在光电器件领域。

目前，对氧化锌材料研究的热点主要分两个方向。

一个是在材料工艺上有所突破，从而制备出高效率的氧化锌基LED.。

另一个主要集中在氧化锌结构特性的研究上（譬如掺杂一些金属后氧化锌一些性能的改变）。

本文主要集中在第二个研究方向进行实验和相关理论阐述。

作为建立在金属半导体接触理论上的肖特基二极管，具有一些明显不同于普通二极管的特性，如高频特性以及相对较低的正向导通电压等特性，使得肖特基二极管成为目前电子器件行业应用非常广泛的基本电子元器件。

因此，在肖特基二极管器件的制作材料和制作工艺上的深入研究具有深远意义。

本文在简要回顾功函数理论、金属半导体接触理论以及肖特基二极管的相关特性的基础上结合氧化锌材料镀膜工艺论述ZnO薄膜的制备过程及在其基础上制作的Ag/ZnO肖特基二极管的基本电学特性；

同时简要介绍一些常见宽禁带半导体的特点及应用（碳化硅，金刚石等），重点放在氧化锌作为宽禁带半导体材料的热点以及相关应用的探究上；

此外初步探究溅射工艺，重点分析磁控溅射沉积系统（包括其工作原理，内部结构组成）等。

关键字：

肖特基二极管，ZnO宽禁带半导体，磁控溅射沉积系统，I-V特性。

Abstract:

ZincOxideasanewgenerationofwidebandgapsemiconductormaterialwithdistinctcharacteristics.Undertheconditionofroomtemperature,Egcanreach3.37ev.Inadditiontothewidthofbandgapiswide,theexcitonbindingenergyisrelativelyhigh.Inaddition,ZincOxidenon-toxicmaterial,thematerialcostisnothigh.ThesearepropertiessuperiorZincOxidematerialmakesitbecomeanexcellentsemiconductormaterialandiswidelyusedinproductionandlife,especiallyinthefieldsofoptoelectronicdevices.Atpresent,thehotresearchonZincOxidematerialisdividedintotwomaindirection.Oneisabreakthroughinmaterialstechnology,soastoprepareZincOxidebasedLED.efficient.Anothermajorfocusonthestructuralpropertiesofzincoxide（suchasthedopingsomemetalZincOxidesomeperformancechange）.Thispaperfocusesonsecondresearchdirectionsofexperimentandtheory.

AstheSchottkybarrierdiodebasedonmetalsemiconductorcontacttheory,ithassomecharacteristicsdifferentfromordinarydiode,suchashighfrequencycharacteristicsandpositiveguideofrelativelylowvoltagecharacteristicsofSchottkydiodes,whichhasbecomethebasicelectroniccomponentsindustryatpresentelectronicdeviceswidelyused.Therefore,significantfurtherresearchinmaterialsandproductionprocessofSchottkydiodedevice.BasedonabriefreviewofthebasicelectricalcharacteristicscombinedwiththepreparationprocessZincOxidematerialcoatingonZnOfilmbasedcorrelationfunctiontheory,theoryofmetalsemiconductorcontactsandSchottkydiodeandSchottkydiodesfabricatedonAg/ZnOonthebasisof;

andbrieflyintroducesomecommoncharacteristicsandapplicationofwidebandgapsemiconductor（siliconcarbide,diamond）,focusonZincOxideastheresearchhotspotofwidebandgapsemiconductormaterialandrelatedapplication;

inadditionthepreliminaryinquirysputteringprocess,focusontheanalysisofmagnetronsputteringdepositionsystem（includingitsworkingprinciple,structurecomposition）.

Keywords：

Schottkydiode，ZnOwidebandgapsemiconductor，Magnetronsputteringsystem，I-VCharacteristic.

目录

1引言6

2综述7

2.1肖特基二极管7

2.1.1功函数、金属半导体接触理论7

2.1.2肖特基二极管的结构和特性9

2.1.3肖特基二极管的应用以及一些常用型号参数9

2.2宽紧带半导体材料10

2.2.1常见宽禁带半导体材料10

2.2.2氧化锌材料11

2.3溅射工艺11

2.3.1溅射11

2.3.2溅射镀膜 

12

2.3.3溅射镀膜的多种方式12

2.3.4磁控溅射13

3Ag/ZnO肖特基二极管制备及I-V特性13

3.1磁控溅射沉积系统组成13

3.2样品制备过程14

3.3Ag/ZnO肖特基二极管的I-V特性14

3.4氧化锌的XRD特性15

4结论15

谢辞15

参考文献15

1引言

众所周知，半导体器件是电子产业的基石。

1998年以来，电子产业凭借其超过1万亿美元的全球销售额超过汽车产业一跃成为世界上最大的产业。

2010年电子产业销售额达到3万亿美元，占到GWP的10%，而这3万亿美元的电子产业基本上都是依赖半导体集成电路的生产。

无论是电子计算机、电信、航天、汽车以及消费电子都十分依赖集成电路元器件。

回顾半导体器件的发展简史是令人兴奋的。

从1874年人们对金属----半导体接触物的第一次研究到2001年人们制备出超小型的15nmMOSFET，其中最重要的是1947年双极性晶体管的发明可以说开创了整个现代电子纪元；

1960年问世的MOSFET是集成电路中极其重要的部件；

1967年发明的非易失性半导体存储器也已经成为自1990年以来电子产业的技术策动力。

对于半导体材料来说，最初，锗作为半导体器件制造的基本材料。

到20世纪60年代，硅取代锗成为半导体器件制造的主流材料。

这是由硅的许多特有优势