ZnO以及ZnO-Al薄膜的制備和光學(xué)性能研究.pdf

1、ZnO作為一種直接帶隙寬禁帶半導(dǎo)體材料,其禁帶寬度為3.37eV,激子束縛能為60meV,是有望取代GaN的新一代半導(dǎo)體光電材料,近年來受到廣泛的關(guān)注。由于其高激子束縛能,保證了這種材料室溫下激子的紫外發(fā)光,是制備半導(dǎo)體發(fā)光器件和半導(dǎo)體激光器件的理想材料。另外,ZnO穩(wěn)定性好,抗輻射能力強,制備工藝成熟,有望實現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。
　　為了提高其ZnO納米器件的性能和研究納米結(jié)構(gòu)的潛在應(yīng)用,有必要對其光學(xué)性質(zhì)有更深入的理解。本文采

2、用溶膠凝膠的方法在玻璃基板上制備了一系列的ZnO薄膜,深入分析了發(fā)光機理,并對其溶劑和穩(wěn)定劑的選擇、退火溫度以及薄膜厚度對光學(xué)性能的影響進行了分析。測試手段包括X射線衍射(XRD)、場發(fā)射掃描電鏡(SEM)、光致發(fā)光能譜(PL)、透射能譜(TL)等。基本的工作如下:
　　1)溶劑對薄膜的結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能的影響。方案A(以異丙醇為溶劑)獲得發(fā)光效率較高的薄膜;方案B(以乙二醇甲醚為溶劑)獲得結(jié)晶性較好,可見光區(qū)域透光性較好的薄膜。

3、r>　　2)利用溶膠凝膠法(旋凃法)制備了ZnO薄膜。研究不同退火溫度對結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能的影響。根據(jù)實驗結(jié)果分析 ZnO發(fā)光機理,通過對各種因素的分析,確定三個發(fā)光峰中主發(fā)光峰(約390nm)為自由激子發(fā)光;次發(fā)光峰分別為氧空位(約590nm)和鋅間隙(約470nm)的發(fā)光峰。
　　3)研究了厚度對薄膜晶體結(jié)構(gòu)和發(fā)光性能的影響。結(jié)果表明厚度對薄膜的結(jié)晶質(zhì)量產(chǎn)生明顯的影響,進而影響了薄膜的光學(xué)性能。結(jié)果表明:薄膜越厚,結(jié)晶質(zhì)量越好,光