超聲噴霧熱解法制備氮銦共摻雜氧化鋅薄膜光學性能的研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、氧化鋅(Zinc oxide,簡稱ZnO)是一種Ⅱ-Ⅵ族寬禁帶氧化物半導體材料。被普遍認為是繼GaN材料之后的另外一種優(yōu)秀的光電材料,制備的薄膜被廣泛應用于壓敏電阻、氣敏傳感器、體聲波器件、聲表面波器件、透明電極、紫外探測器等領域。近年來,ZnO作為寬禁帶半導體光電材料的研究越來越受到人們的重視。ZnO薄膜具有多項優(yōu)點,如生長溫度低,激子結合能高,受激輻射閥值低等,這些優(yōu)點可以用于開發(fā)基于氧化鋅的紫外光探測器、紫外發(fā)光二極管和紫外激光二

2、極管等光電子器件。利用異質(zhì)結制作的激光器、電致發(fā)光二極管、光電探測器等,比同質(zhì)結制作的同類元件的性能優(yōu)越。異質(zhì)結器件中很重要的步驟是要能夠利用摻雜完成對半導體帶隙的調(diào)制,以此制備出基于氧化鋅的量子阱、超晶格及相關的光電器件。
  本實驗以醋酸鋅水溶液為前驅(qū)體溶液,分別以醋酸銨和硝酸銦為氮(N)源和銦(In)源,使用自制的超聲噴霧熱解系統(tǒng)在石英襯底上制備了純ZnO薄膜,后又在玻璃、石英襯底上制備了氮銦(N-In)共摻雜ZnO薄膜。采

3、用x射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、紫外-可見光光譜儀(UV-Vis Spectrometer)以及透射電鏡等測試手段,對ZnO薄膜的結構和性能進行了測試,并根據(jù)測試結果研究了各種生長條件下,如襯底溫度、前驅(qū)物溶液濃度、沉積時間以及退火條件等工藝參數(shù)對ZnO薄膜結構和性能的影響。實驗結果表明,適宜的沉積溫度和前驅(qū)體濃度是制備出具有優(yōu)良性能的摻雜氧化鋅薄膜的關鍵因素。提高襯底溫度有利于制備出C軸擇優(yōu)取向生長的ZnO薄膜;4

4、50℃時,可以沉積出高質(zhì)量C軸擇優(yōu)取向的ZnO薄膜;當前驅(qū)體溶液濃度從0.02M增加到0.08M,ZnO薄膜的結晶性能越來越好,C軸取向性也越來越明顯;但是過高的前驅(qū)體溶液濃度和襯底溫度卻會降低薄膜的致密性。通過對紫外-可見光譜的分析,發(fā)現(xiàn)ZnO薄膜的可見光區(qū)的透過率同ZnO的微觀結構變化有關。在450℃到500℃,在0.05M前驅(qū)體溶液濃度下制備出的薄膜均勻致密同時也具有良好的可見光透過率,可以達80%以上。在室溫光致發(fā)光譜中檢測到很

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