稀土Dy、La、CeO-,2-摻雜ZnO薄膜制備及特性.pdf

1、采用真空蒸發(fā)兩步法在玻璃襯底上制備性能良好的ZnO薄膜和Dy、La和CeO2摻雜ZnO多晶薄膜。研究制備工藝、摻雜元素、含量及氧化、熱處理工藝對(duì)ZnO薄膜結(jié)構(gòu)特性、光電及氣敏特性的影響。對(duì)薄膜進(jìn)行物相結(jié)構(gòu)、表面形貌、光學(xué)、電學(xué)及氣敏特性測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：以高純Zn粉蒸發(fā)制備出Zn膜和Dy、La、CeO2摻雜的Zn薄膜，然后在T=500-550℃氧氣流量500ml/min同時(shí)進(jìn)行氧化、熱處理，可獲得纖鋅礦結(jié)構(gòu)的ZnO多晶薄膜。當(dāng)氧化、熱

2、處理T=500℃，t=45min時(shí)，ZnO薄膜呈高度c軸(002)擇優(yōu)取向，平均晶粒尺寸為27.979nm。適量摻Dy、La和CeO2后都可抑制ZnO晶粒的擇優(yōu)取向生長(zhǎng)，同時(shí)降低了ZnO薄膜的電阻。
　　 SEM分析給出：ZnO薄膜表面均呈顆粒針狀型結(jié)構(gòu)，粒狀型晶粒是非規(guī)則完整的六角形。未摻雜ZnO薄膜表面連續(xù)性較差，顆粒聚集效應(yīng)明顯；摻Dy、La和CeO2后ZnO薄膜表面顆粒細(xì)化，聚集效應(yīng)明顯得到改善，比表面積增大，表面平整、

3、致密度增加。
　　 純ZnO薄膜有較高的光透射率約80%(入射波長(zhǎng)350-900nm內(nèi))；Dy、La、CeO2摻雜后ZnO薄膜光透射率均有不同程度的降低。純ZnO薄膜的光學(xué)帶隙約3.34eV，摻Dy、La和CeO2后薄膜的光學(xué)帶隙在3.20-3.31eV范圍。
　　 采用穩(wěn)壓靜態(tài)配氣法測(cè)試ZnO薄膜氣敏特性。適量摻入Dy、La和CeO2后可大大降低ZnO薄膜的工作溫度，改善ZnO薄膜對(duì)乙醇和丙酮?dú)怏w的敏感性。