Zn1-xMgxO薄膜的制备与表征

论文摘要

氧化锌是一种重要的功能材料和新型的 II-VI 族宽禁带隙（3.37 eV）半导体材料。具有较大的激子束缚能（60 meV）,可实现室温下的紫外受激辐射。因此,氧化锌是一种很有前途的紫外光电子器件材料,极具开发和应用价值。特别是 ZnO薄膜紫外激射的发现,使它成为国内外在半导体材料研究中的新热点。 由于 ZnO 单晶生长困难、价格昂贵、尺寸小（仅有 1 cm3大小的单晶）,难以满足各种应用的需要,因此对各种 ZnO 薄膜制备技术的研究和开发成为 ZnO 材料及器件应用研究的一个重要方向。目前,比较好的成膜技术有分子束外延（MBE）和脉冲激光沉积法（PLD）。但成本太高,不能实现大面积成膜。本论文采用溶胶-凝胶工艺制备 ZnO 及 ZnMgO 合金薄膜,详细研究了热分解温度、热分解时间、晶化温度、衬底等工艺参数对薄膜的结晶质量和发光性能的影响。取得了一些有意义的结果。主要内容如下: 1. 采用溶胶-凝胶工艺分别在 Si（100）和石英衬底上制备了 ZnO 薄膜,XRD 结果表明:ZnO 薄膜均为纤锌矿结构。热分解温度较低时,样品呈（002）择优生长的特性,随热分解温度的升高,（002）衍射峰变得更强而且半高全宽减小,当热分解温度为 400°C,（002）衍射峰急剧下降,（101）、（100）衍射峰增强,ZnO 薄膜呈现自由生长的特点;在相同的热处理条件下,石英衬底上所生长的 ZnO 薄膜具有 C 柱择优取向生长的特性,而 Si 衬底上生长的 ZnO 薄膜则是自由生长。 2. 室温下样品光致发光光谱的测量结果表明:所有的样品均有两个发射带,即近带边紫外发射和可见发射带。随热分解温度的升高,样品的紫外发射带增强,半峰宽减小,可见发射则减弱,当热解温度为 400°C 时,紫外发射最尖锐,几乎观察不到可见发射;随着热分解时间的增长,样品的紫外发射显著增强,可见发射减弱;对于在 400°C 热分解,450°C～650°C 下退火的样品,随退火温度的升高,紫外发射增强,在整个温度变化范围内几乎观察不到可见发射;石英衬底上样品的可见发射较强。 3. 测量生长在石英基底上的氧化锌薄膜的吸收光谱,结果表明:样品在 370 nm

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 ZnO 材料的基本特性
• 1.3 ZnO 薄膜的研究现状及进展
• 1.4 ZnO 材料研究中存在的问题
• 1.5 本论文的主要工作
• 参考文献
• 第二章 氧化锌薄膜制备技术及表征手段
• 2.1 ZnO 薄膜的制备方法
• 2.2 样品的分析和表征手段
• 2.3 本文所用测试仪器
• 参考文献
• 第三章 未掺杂ZnO 薄膜的制备和性能研究
• 3.1 ZnO 薄膜的制备
• 3.1.1 前驱体的配制
• 3.1.2 ZnO 薄膜的制备
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 用X 射线衍射仪对ZnO 薄膜进行晶体结构
• 3.2.2 （AFM）对ZnO 薄膜表面形貌的测量
• 3.2.3 SEM 对ZnO 薄膜厚度的测量
• 3.2.4 ZnO 薄膜的XPS 谱
• 3.2.5 ZnO 薄膜的吸收光谱
• 3.2.6 ZnO 薄膜在不同退火温度下的透射光谱
• 3.2.7 光致发光谱分析
• 3.2.8 变温光致发光谱
• 参考文献
• 1-xMg_xO 合金膜的制备和性能研究'>第四章 Zn_1-xMg_xO 合金膜的制备和性能研究
• 1-xMg_xO 合金膜的制备'>4.1 Zn_1-xMg_xO 合金膜的制备
• 4.1.1 前驱体的配制
• 1-xMg_xO 薄膜的制备'>4.1.2 Zn_1-xMg_xO 薄膜的制备
• 4.2 结果与讨论
• 1-xMg_xO 合金薄膜的XRD 分析'>4.2.1 ZnO_1-xMg_xO 合金薄膜的XRD 分析
• 1-xMg_xO 合金薄膜的吸收光谱'>4.2.2 ZnO_1-xMg_xO 合金薄膜的吸收光谱
• 1-xMg_xO 合金薄膜的透射光谱'>4.2.3 ZnO_1-xMg_xO 合金薄膜的透射光谱
• 1-xMg_xO 合金薄膜的室温光致发光谱'>4.2.4 ZnO_1-xMg_xO 合金薄膜的室温光致发光谱
• 参考文献
• 第五章 工作总结
• 攻读硕士学位期间已发表和递交的论文
• 致谢