范德堡方法在ZnO薄膜测试中的应用朱俊杰1,刘磁辉1,林碧霞心，谢家纯1,傅竹西1,23扌商要:近年来，随着对宽禁带半导体材料，氧化锌薄膜研究的快速发展,对其电学性质的研究也显得尤为重要。主要介绍范德堡方法在加)簿膜电学性质测杲中的应用，并对初步测最结果作简要的讨论。尖键词：范徳堡方法；加)膜簿；欧姆接触；霍尔效应中图分类号：047213文献标识码：A1引言ZnO是一种宽禁带半导体材料，在室温下的禁带宽度为3137eV,具有广泛的用途，如：表面辰波导器件，透明导电膜以及压电材料等。而且注于其品格常数和ChN相似，故还是G1N很好的杯底。自1996年，第一篇矢于ZnO的紫外发光的扌R道发表后1,ZnO更是成为一种新型的紫外发兇材料，使人们对NO薄膜的研究进入了一个新的高潮。然而为了幵发ZnO基的光电产品，对其生学性质的研究显得必不可少。霍尔效应，作为一种电学性质的测量，成为了研究的重要手段。而对于这种薄膜样品的测暈，范德堡方法2是最荚合适的。到目前为止，还很少有用范德堡方法测量ZnO薄膜电学性质的具体报道。本文将从我们內做的工作出发，具体介绍范德堡方法在ZnO薄脖测量中的应用，并对测量结果作相应的讨论。2范德堡方法原理范德堡方法可以用来测量任意形状的厚度均匀的薄膜样品。在样品侧边制作四个对称的电极，如图1所示。测电阻率时，依次在一对相邻的电极通电流,另一对电极之间测电位差，得到电阻心代入公式得到电阻率"。.B=7CI)nZAB,RBC.DA=VDAII/BC12其中”为样品厚度，/为范德堡因子，是比值RAB.CDH^BC.AD的函数0Fig.1SchemeofVanderPauwfoucZcontacttechnique.测暈霍尔系数时，在一对不相邻的电极通上电流，并在垂直样品方向上加一磁场，在另一对不相邻的电极上测量电压的变化，由此得到霍尔系数及其载流子浓度。“dED_1_BAc\RH\q其中〃为样品厚度，3为磁场强度，g为电子电荷。由电阻率和霍尔系数的测量,同时还可以得到电子的霍尔迁移率"：“=IRn\/p.3实验测试所用n2ZnO薄膜样品，是在玻璃衬底上，由直流溅射方法制备而得。具体生长条件可参见文献3,4,所测薄膜厚度〜200nm。测量中，采用了一种银的合金作为电极，简单而乂方便地解决了金属电极与半导体之问的欧姆接触；同时，在经过一个高低温的变化过程中，仍能保持良好的接触，为测量的准确性提供了有丈的保证。四个电极，采用直接点焊的方法,粘在四个角的表面,其任意两电极之间的砂特性曲线，如图2(b)所示。1收稿日期：2003203218;修订日期：2003205212基金项目：国家自然科学基金(10174072,5014206);国家自然科学基金重点项目(90201038)资助项目作者简介：朱俊杰(1979-),男，江苏人，博士，主要从事氧化锌光电信息功能材料的研究。2:通讯联系人；E2mail:fiizx@ustc.edu.cn,Tel:(0551)360600471(1/?AB・CD+尸亦2图2电极间M特性曲线，(a)AWZnO接触；(b)Ag合金电极血乙昉接触Fig.2(a)QycurvesforAlohmiccontactsonr2ZnC);(b)QVcuivcsforAgalloyohmiccontactsoniCZnO・由图2，可以明显看到Ag合金与n2ZnO之叵构成了很好的欧姆接触，同时由比较可以发现，冥接触电阻比传统的A1电极要小得多。此外，此色金电极在低温下仍能与ZnO薄膜保持很好的歐姆接触，克服了A1电极不耐低温的弱点。4结果与讨论利用此方法，测得该样品在室温下的载流子浓度为1104>d0,7cm-3;电阻率为2125Qcm;迁移率为2617cm2IVs。同时，我们还测量了变浴下(77〜373K)的电阻率与温度矢系曲线，如图2所示。图3Z2薄膜电阻率与温度矢系曲线Fig.3IcnpcratiircdependenceofDCresistivityforZ»0preparedbyDCgutter・从图3中，发现溅射制备的ZnO薄膜,在室温(280K)以上时，满足热激发理论・£anKT)，并得到激活能E=01035eV;而在至温以下，其电阻率随温度变化与常规样品出现分歧，可能是由于杂质离子在晶界势垒中的漂移所导致。范徳率方法是测量半导体材料，尤其是薄膜材料电学性质的一种非常有效的方法。利用此方法,并结合我们研制出的Ag合金技术，方便的测出了溅射制备的ZnO薄膜,室温下的电学参数；以及低温下其电阻率与温度的矢系，为更好地了解ZnO簿膜的性质提供了保障。参考文献：1WP,TANGZK,WONGGKL,etal・RoomtenperaturestimulatedemissionfromZnO...