基于AZO晶種的ZnO納米線生長及紫外光電特性研究.pdf

1、ZnO作為寬禁帶半導(dǎo)體材料的代表，具有非常優(yōu)異的光電特性，一直以來都是材料研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。尤其近年來對納米結(jié)構(gòu)ZnO材料的初步研究，發(fā)現(xiàn)其表現(xiàn)出許多優(yōu)于塊材和膜材的性能，因此更是成為關(guān)注的焦點(diǎn)所在。另外，隨著科技的發(fā)展和人民生活水平的提高，關(guān)于紫外光的探測和在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用也越來越受到世界范圍內(nèi)的關(guān)注，同時(shí)以ZnO為代表的寬禁帶半導(dǎo)體材料在該領(lǐng)域表現(xiàn)出巨大的研究潛力。因此本文在以往研究的基礎(chǔ)上提出：在AZO透明導(dǎo)電晶種薄膜上生長ZnO

2、納米陣列，之后對納米陣列的紫外光電導(dǎo)特性進(jìn)行研究。具體內(nèi)容包括以下三部分：
　　首先，運(yùn)用射頻磁控濺射法于高純度石英基底上制備AZO透明導(dǎo)電膜以作為晶種層。為了得到表面形貌良好、結(jié)晶度高，同時(shí)具有低電阻率和高透過率的薄膜，課題對濺射時(shí)間、濺射功率、基底溫度以及工作氣壓等工藝參數(shù)的影響進(jìn)行了系統(tǒng)研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)各個(gè)工藝參數(shù)對膜材性能的影響十分明顯，并最終確定在基底溫度300o、濺射時(shí)間2小時(shí)、工作氣壓0.5Pa，并且濺射功率為150W

3、條件下薄膜結(jié)晶良好，可見光平均透過率達(dá)到90％以上，方阻值可達(dá)到50Ω/□，完全可以滿足實(shí)驗(yàn)要求，有助于ZnO納米陣列的外延生長。
　　之后，采用低溫水溶液化學(xué)法在AZO晶種層上進(jìn)行ZnO納米陣列的制備。為了得到分布均勻、結(jié)晶度高，并且垂直于襯底生長的ZnO納米陣列，實(shí)驗(yàn)中對生長液濃度、生長時(shí)間以及制備溫度等實(shí)驗(yàn)參數(shù)在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整研究。表征結(jié)果顯示，在Zn(CH3COO)2和(CH2)6N4混合溶液濃度為0.05mol/L、

4、生長溫度90℃、水浴生長時(shí)間4小時(shí)條件下，ZnO納米陣列實(shí)現(xiàn)了垂直于襯底的高度取向生長。此時(shí)，納米線直徑尺寸合適、分布均勻、結(jié)晶良好。對其光電性能測試發(fā)現(xiàn)，納米陣列I-V曲線的線性特征明顯，同時(shí)具有很好的透過率。
　　最后在以上研究的基礎(chǔ)上，就材料的紫外光電導(dǎo)特性進(jìn)行系統(tǒng)研究。關(guān)于納米陣列紫外特性的研究過程是基于電極/納米陣列/AZO的三層垂直測試結(jié)構(gòu)。研究結(jié)果表明，納米陣列的形貌差異、晶種差異，以及高溫退火處理都會(huì)對其紫外光電導(dǎo)