Browsing by Author "張芷郁"

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    脈衝雷射蒸鍍法沉積氧化釓鋅薄膜的磁光與導電特性
    (2024) 張芷郁; Chang, Chih-Yu
    本論文使用脈衝雷射蒸鍍法在c指向的藍寶石基板上沉積摻雜的氧化釓鋅薄膜，所有薄膜樣品的沉積條件皆為525 ℃與3×10^(-1) mbar的氧氣環境。X光繞射光譜中，只顯示氧化鋅和基板的特徵峰，沒有其他晶相，由此可知釓原子成功的摻雜進氧化鋅晶格中。隨著釓元素摻雜比例增加，薄膜的c軸晶格常數從無摻雜的5.20 Å下降到5.16 Å。光致螢光光譜的強度因為摻雜導致結晶品質變差而降低，所有樣品的光譜皆有近能隙發光譜線。在摻雜的樣品中，螢光光譜則可以看到鋅空缺、鋅間隙、氧間隙與中性和帶二價的氧空缺的發光峰。磁性相關的量測有室溫磁特性曲線與磁光法拉第效應。磁性檢測顯示，所有氧化釓鋅薄膜在平行磁場與垂直磁場方向皆為順磁性，並且在外加磁場約為1500 Oe時達到飽和。每一片樣品在兩個方向下的飽和磁化量幾乎相同，其量值介於0.80 emu/cm^3 〜2.84 emu/cm^3。磁光法拉第效應顯示，所有氧化釓鋅薄膜的皆在略大於氧化鋅能隙(368 nm)的近紫外光波段有較大的磁光法拉第響應，因此我們推測磁光響應在對應材料能隙的波段直接相關，Verdet constant的最大值介於56.28 rad/(T‧cm)〜362.05 rad/(T‧cm)。導電特性方面，電流-電壓特性曲線顯示所有樣品的電極與薄膜皆為歐姆接觸。利用范德堡量測法得到的氧化釓鋅薄膜電阻率介於11〜309.74 mΩ⋅cm，因為摻雜造成晶粒尺寸變小、晶粒邊界增多、缺陷類型與密度增加，導致電阻率變大。由霍爾效應得知所有氧化釓鋅薄膜皆為n型半導體。因為摻雜釓離子引入的電子，使載子濃度大幅提升，但摻雜超過1%時，氧化釓鋅薄膜的晶格缺陷變成載子陷阱，因此載子濃度隨釓摻雜濃度而下降，並在摻雜10%的釓時維持在略高於純氧化鋅的值，其值介於5.17 〜32.02×10^18 cm^(-3)。載子遷移率也從純氧化鋅的22.77 cm^2/V⋅s 大幅下降至4〜8 cm^2/V⋅s。