ZnO—SiO-,2-復(fù)合薄膜的結(jié)構(gòu)和熒光特性的研究.pdf

1、ZnO是一種纖鋅礦結(jié)構(gòu)的寬禁帶半導(dǎo)體材料，具有優(yōu)異的光電特性，而SiO<,2>是一種化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的理想的光學(xué)透明介質(zhì)。將納米ZnO顆粒復(fù)合于SiO<,2>中，研究其微觀結(jié)構(gòu)特征和尺寸效應(yīng)對(duì)發(fā)光特性的影響，對(duì)推進(jìn)納米ZnO材料的實(shí)際應(yīng)用具有重要意義。本文采用脈沖激光沉積(PLD)的方法制備得到納米ZnO-SiO<,2>復(fù)合薄膜，并分別通過(guò)改變SiO<,2>含量和熱處理，詳細(xì)研究了該復(fù)合薄膜的結(jié)構(gòu)及其光學(xué)性質(zhì)的變化規(guī)律；Zn<,2>SiO<

2、,4>是ZnO和SiO<,2>的高溫形成相，以其作為薄膜介質(zhì)材料，探討了稀土Eu<'3+>在其中的光學(xué)特性。獲得的主要結(jié)果如下： 1．通過(guò)PLD方法在Si(100)襯底上沉積了不同配比的ZnO：SiO<,2>復(fù)合薄膜，研究SiO<,2>含量對(duì)薄膜的表面形貌及熒光特性的影響。結(jié)果表明，當(dāng)SiO<,2>含量較小時(shí)，樣品是一種可以看出顆粒大小形狀的復(fù)合薄膜；當(dāng)SiO<,2>含量達(dá)到20％以上時(shí)，薄膜樣品表面看不到明顯的顆粒形貌。此外，

3、薄膜的紫外熒光發(fā)光強(qiáng)度和光能隙值都隨著SiO<,2>含量的增多而增大。 2．對(duì)SiO<,2>含量為40％的ZnO：SiO<,2>復(fù)合薄膜進(jìn)行不同溫度下的退火處理，研究其結(jié)構(gòu)與熒光特性的變化規(guī)律。X射線衍射和掃描電鏡的結(jié)果表明：經(jīng)過(guò)700℃退火后，薄膜中開(kāi)始出現(xiàn)第三相β-Zn<,2>SiO<,4>，薄膜中晶粒的平均尺寸為80 nm；當(dāng)退火溫度升高到900℃時(shí)，納米ZnO晶粒長(zhǎng)大且沿著(100)面高度取向生長(zhǎng)，700℃退火時(shí)生成的第

4、三相β-Zn<,2>SiO<,4>被硅鋅礦型的Zn<,2>SiO<,4>所取代，薄膜顆粒的平均尺寸也增大到150 nm。同時(shí)，隨著退火溫度從700*C增加到900℃，薄膜在紫外區(qū)域的熒光峰先增強(qiáng)后減弱，而可見(jiàn)光區(qū)域的發(fā)光帶逐漸減弱直至基本消失。 3．研究了稀土Eu<'2+>在．Zn<,2>SiO<,4>薄膜介質(zhì)中的發(fā)光特性。結(jié)果表明，Eu<'3+>在Zn<,2>SiO<,4>薄膜中的發(fā)射峰主要位于590 nm，610 nm，65