氧化鋅薄膜與納米棒的制備及其性質(zhì)研究.pdf

1、ZnO是一種寬禁帶(室溫下為3.37 eV)直接帶隙半導(dǎo)體材料，其波長(zhǎng)處于近紫外范圍，對(duì)可見光是透明的，氧化鋅的激子束縛能約為60 meV。氧化鋅能夠在比較低的溫度下制備，可以用不同的基底來生長(zhǎng)，既能用單晶襯底（如藍(lán)寶石、Si等）來制備，又能用非晶襯底（如玻璃、塑料等）來制備。除過體單晶和薄膜，氧化鋅的納米構(gòu)成非常豐富，因?yàn)榧{米結(jié)構(gòu)有比表面積大的特點(diǎn)，所以適用于傳感器領(lǐng)域。此外，氧化鋅的工藝簡(jiǎn)單、熱穩(wěn)定性高、體單晶易得等優(yōu)點(diǎn)。因此，Zn

2、O是新一代的光電半導(dǎo)體材料，目前半導(dǎo)體材料與器件研究皆聚焦于此。
　　本論文運(yùn)用水熱法、化學(xué)氣相沉積（CVD）法分別制備了氧化鋅納米陣列和薄膜，涂層對(duì)ZnO進(jìn)行Al摻雜、Ag/N雙摻雜，并制備異質(zhì)pn結(jié)。研討、剖析了氧化鋅納米陣列和薄膜的制備工藝、生長(zhǎng)機(jī)理及一些相干特性，大部分研究工作和結(jié)果如下：
　　1、應(yīng)用浸漬提拉法在玻璃基片上涂覆ZnO晶種膜層，對(duì)晶種生成質(zhì)量的影響因素如Zn2+濃度、Zn源溶劑、涂覆次數(shù)、退火溫度進(jìn)行

3、了較為細(xì)致的研究分析，并以此為依據(jù)優(yōu)化了二步法的晶種制備工藝。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)采用0.01M的乙酸鋅乙醇溶液涂覆8到10次并在500℃下退火處理2h可以獲得質(zhì)量較好的ZnO晶種膜層。
　　2、以上述晶種層作為生長(zhǎng)基點(diǎn)，在不同濃度的生長(zhǎng)溶液內(nèi)嘗試了ZnO納米棒的恒溫水浴生長(zhǎng)，并在不同條件下進(jìn)行CVD法制備ZnO薄膜，對(duì)ZnO陣列和薄膜的SEM圖片做了初步探討與分析。研究發(fā)現(xiàn)，以載玻片作襯底，水熱法采用0.05M的生長(zhǎng)溶液在95℃下恒溫水浴生

4、長(zhǎng)4h到5h均可獲得取向良好、分布密實(shí)、直徑大小均勻的ZnO納米棒及其一維陣列。CVD法采用0.005M晶種溶液，三溫區(qū)管式爐的溫度為800℃-450℃-450℃生長(zhǎng)1h，充入O2流量35sccm、Ar2流量10sccm時(shí)可獲得顆粒尺寸均勻的ZnO納米薄膜。
　　3、涂層制備ZnO納米薄膜，向其中摻雜Al、(Ag，N)，在n-Si和p-Si上制備薄膜形成異質(zhì)pn結(jié)，并測(cè)量它們的電阻值和I-V曲線。對(duì)電阻值進(jìn)行測(cè)量，n型摻雜的材料導(dǎo)