透明氧化物半导体异质结特性的研究

透明氧化物半导体（TCO）PN结被认为是制作透明电子器件的重要发展方向。对同一TCO材料分别实现高效的n型和p型掺杂目前还没有一个很好的材料体系。这就要求根据不同材料的掺杂特性开展不同材料间异质结特性的研究，但现有TCO异质结存在着高透光性p型材料难以获得和异质结漏电流大的问题。本项目将以CuCrO2/ZnO异质结为对象，开展如下研究工作。首先采用脉冲激光沉积方法研制CuCrO2外延生长薄膜，通过Mg，Ca，Sr等共掺杂产生的离子半径补偿效应获得薄膜的高透过率和高导电性，研究不同掺杂材料和掺杂方式对CuCrO2薄膜光学（透射率）和电学性质（电导率）的影响，确定最佳掺杂方案来制备的优质p型CuCrO2薄膜。在此基础上，生长Al掺杂的ZnO薄膜，形成异质结结构，并结合原子层沉积方法在接触区插入高K材料的原子层，起到延缓异质结晶格畸变和阻断界面反应的作用，从而改善异质结的漏电特性。

透明氧化物半导体（TCO）PN结被认为是制作透明电子器件的重要发展方向。对同一TCO材料分别实现高效的n型和p型掺杂到目前为止还没有一个很好的材料体系。这就要求根据不同材料的掺杂特性开展不同材料间异质结特性的研究，但现有TCO异质结存在着高透光性p型材料难以获得以及异质结漏电流大的问题。 .本项目以CuCrO2/ZnO异质结为对象，开展了如下研究工作。首先采用脉冲激光沉积方法研制CuCrO2外延生长薄膜，通过Mg共掺杂产生的离子半径补偿效应获得薄膜的高透射率和高导电性，研究了不同Mg含量对CuCrO2薄膜光学（透射率）和电学性质（电导率）的影响之后，确定使用CuCr0.95Mg0.05O2来制备的优质p型CuCrO2薄膜。在此基础上，生长n型Al掺杂的ZnO(AZO) 薄膜，形成异质结结构。研究了CuCr0.95Mg0.05O2/AZO、CuCr0.95Mg0.05O2/ZnO/AZO和CuCr0.95Mg0.05O2/ZrO2/AZO PN结的整流效应，发现加入ZnO和高K介质ZrO2缓冲层之后，二极管整流效应明显增强，正向电流与漏电流的比例在-1.5V到+1.5V的范围内分别达到了70和50。说明在加入缓冲层后，起到延缓异质结晶格畸变和阻断界面反应的作用，从而改善异质结的漏电特性。而ZrO2的正向电流与漏电流的比例较使用ZnO略小的原因可以归于其与AZO晶格差距略大。.总之，在本项目的资助下，我们成功地制备出高透过率和高导电性的p型CuCr0.95Mg0.05O2薄膜和n型AZO薄膜，并制备出PN结。在使用了合适的界面缓冲层之后，二极管的整流效应明显增强。