武汉大学实验报告物理科学与技术学院综合实验报告p-Si/n-ZnO异质结制备及性能测试2010.10物理科学与技术学院07级电子科学与技术二班刘毅200731510060指导老师：方国家教授目录一、引言....................................................................................................3二、实验目的与规划...........................................................................3三、实验相关原理...............................................................................3四、实验流程与操作步骤....................................................................10五、实验测量与数据分析....................................................................12六、实验心得体会...............................................................................16七、参考文献.......................................................................................16引言微电子技术的不断进步和创新，给社会和经济的发展注入了巨大的活力，带动了整个社会的前进。微电子学是一门基于此而形成的实践性很强的学科，是一个具有巨大挑战和生命力的优秀学科。硅PN结是双极器件的基本单元，PN结的制作过程基本能反映硅平面器件的全部核心工艺，双极晶体管和集成电路都是由PN结衍生出来的。ZnO为直接宽禁带半导体材料，室温下禁带宽度达到3.37eV，束缚激子结合能高达60MeV，这些本征的优点使其在紫外光电子应用方面有巨大的价值，其晶体结构属六方晶系的纤锌矿型，晶格常数a=312496nm，c=512065nm。ZnO的禁带宽度和晶格常数与GaN非常相近，但GaN熔点在1600℃以上，热稳定性差，600℃开始缓慢分解，而且缺乏合适的衬底材料。因此，ZnO半导体材料克服了以上的缺点，成为近年来研究的热点器件材料之一。同时，随着近几年来氧化锌材料在制备和光电性质研究方面的进展，对于制备光电器件来说，N-ZnO／P-Si异质结结构更具应用的意义，前途更加光明。此综合实验主要能使我们通过相关的操作流程，对以硅平面工艺为代表的半导体器件的制作过程以及材料、器件的性能及表征方法有比较全面的了解，并能培养一些基本的实验技能，培养分析和解决问题的能力，为以后的科学研究打下坚实的基础。实验目的与规划实验目的：制备p-Si/n-ZnO薄膜异质结二极管，对其材料和器件光学电学性能进行分析；熟悉微电子技术的主要工艺流程；熟悉半导体器件主要性能参数、表征方法和分析过程。本次实验内容包括制作一个完整硅片成品所需得所有关键步骤：制片；光刻；镀膜（磁控溅射法）；薄膜的相关表征测量（椭偏仪测膜厚、XRD、透射光谱、霍尔效应等）；做电极（Al电极）；器件的相关表征（导通电压，光敏特性等）。实验相关原理薄膜的制备真空的获得所谓真空状态是指气体非常稀薄，压强很低的状态。气体稀薄的程度称为真空度，真空度的单位为帕（斯卡），符号为Pa。真空可以由真空泵获得，常用的真空泵有机械泵、扩散泵、分子泵等。分子泵它是利用高速旋转的转子把动量传输给气体分子，使之获得定向速度，从而被压缩、被驱向排气口后为前级抽走的一种真空泵，其极限真空可达10-4Pa数量级。这种泵具体可分为：牵引分子泵：气体分子与高速运动的转子相碰撞而获得动量，被驱送到泵的出口。涡轮分子泵：靠高速旋转的动叶片和静止的定叶片相互配合来实现抽气的。这种泵通常在分子流状态下工作。复合分子泵：由涡轮式和牵引式两种分子泵串联组合起来的一种复合型的分子真空泵。旋片式机械真空泵旋片式真空泵是获得低真空的常用设备，主要结构如图1所示。在圆柱形的定子缸A内偏心地装入圆柱形转子B，转子与定子缸在C处紧密接触。电动机转动时带动皮带使转子逆时针转动。在转子内沿直径开有空槽，槽的两端装有旋片S1和S2，S1和S2之间的弹簧迫使两旋片向外伸张，使其与定子缸内壁保持紧密接触