溶胶-凝胶法制备K-N共掺ZnO薄膜的结构及光学特性

采用溶胶-凝胶法在Si(100)衬底上生长了K与N共掺的ZnO薄膜,并用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、荧光分光光度计、紫外-可见分光光度计对ZnO薄膜样品的结构和光学特性进行了研究。结果表明,溶胶-凝胶法制备的ZnO薄膜为六方纤锌矿结构。随着K掺杂浓度的增大,薄膜的结晶性变好,组成薄膜的颗粒变大,并表现出c轴择优生长特性,同时掺杂导致的氧空位缺陷也在增加,使得绿光发射增强,薄膜的光学带隙先增后减。     

Mg-Al共掺杂ZnO薄膜的制备及其光学特性

采用溶胶-凝胶（sol—gel）旋涂法在载玻片上制备了不同A1掺杂量的Mg—Al共掺杂ZnO薄膜．在室温下利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和光致发光（PL）谱仪等手段分析了Mg—Al共掺杂Zn0薄膜的微结构、形貌和发光特性．XRD结果表明Mg．AI＆掺杂zn0薄膜具有六角纤锌矿结构;随着Al掺杂量的增加,共掺杂薄膜呈C轴取向生长．由SEM照片可知薄膜表面形貌随Al掺杂量的增加由颗粒状结构向纳米棒状结构转变．透射光谱表明共掺杂薄膜在可见光区内的透射率大于50％,紫外吸收边发生蓝移．在室温下的PL谱表明Mg—Al共掺杂zn0薄膜的紫外发射峰向短波长方向移动：Al掺杂摩尔分数为1％和3％的Mg—Al共掺杂ZnO薄膜的可见发射峰分别为596nm的黄光和565nm的绿光．黄光主要与氧间隙有关,而绿光主要与氧空位有关．     

溶胶-凝胶提拉法制备ZnO薄膜及其性能研究

采用溶胶-凝胶提拉法在石英玻璃衬底上生长了ZnO薄膜.对薄膜的XRD分析表明ZnO薄膜为纤锌矿结构并沿c轴择优取向生长.透射光谱表明薄膜的禁带宽度为3.28eV,与ZnO体材料的禁带宽度3.30eV基本相同.用荧光光谱分析了经过400～600℃热处理获得的ZnO薄膜,结果表明ZnO薄膜在室温下可获得较强的紫外带边发射.适当选择热处理温度可以获得无可见波段发射的ZnO薄膜.     

溶胶-凝胶法制备Na/Mg共掺ZnO薄膜的特性研究

利用溶胶-凝胶旋涂法制备了Na/Mg共掺ZnO薄膜。通过与未掺杂及只掺Mg的ZnO薄膜的对比分析,重点研究了Na/Mg共掺ZnO薄膜的结构、光学及电学特性。扫描电子显微镜(SEM)图像、X射线衍射(XRD)图谱、透射光谱及PL谱的分析结果表明,Na/Mg共掺有利于提高ZnO薄膜的结晶特性及c轴择优取向性。Na/Mg共掺会使得ZnO薄膜的禁带宽度增加,但增加的幅度小于单独掺Mg引起的禁带宽度增加。消除氧空位缺陷后,Na/Mg共掺ZnO薄膜将是一种很好的紫外发光材料。霍尔效应分析结果表明,Na/Mg共掺杂可将ZnO薄膜导电性从N型转变为P型,且使电阻率有很大幅度的增加。     

溶胶-凝胶法制备ZnO:Sn(TZO)薄膜

以普通玻璃为衬底,采用溶胶-凝胶旋涂法制备出c轴择优取向性、高可见光透过率以及低电阻率的ZnO:Sn(TZO)薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、四探针及紫外-可见分光光度计(UV-VIS)等手段,研究了不同Sn掺杂浓度对薄膜的晶体结构、表面形貌、电学和光学特性的影响。实验结果表明,在500℃的空气中热处理,然后在低温环境快速冷却,得到的TZO薄膜均具有六角纤锌矿结构,且呈c轴择优取向,薄膜在可见光范围内平均透光率超过90%,同时当Sn掺杂浓度为3 at.%时,薄膜的电阻率达到最小值8.2×10-1Ω.cm。     

溶胶-凝胶法与射频磁控溅射法制备ZnO薄膜及其表征对比

分别对溶胶-凝胶法和磁控溅射法制备ZnO进行了详细的介绍,并借助X射线衍射、原子力显微镜、拉曼光谱分析、紫外吸收等检测手段对这两种方法生长的薄膜进行了分析比较.分析显示:相同石英基底,相同退火温度下生长ZnO薄膜,磁控溅射法生长的ZnO薄膜要比溶胶-凝胶法生长的ZnO薄膜有更优异的c轴取向特性,生长的薄膜结晶更加均匀、致密.     

溶胶-凝胶法制备Li掺杂ZnO纳米薄膜及其表征

采用溶胶-凝胶法在玻璃基底上制备了ZnO∶ Li薄膜.研究了薄膜厚度对薄膜结构及光电性能的影响,结果表明:所有薄膜均由具有c轴优先生长取向的六角纤锌矿结构的ZnO晶体构成,晶体的粒径随厚度的增加先增大而后减小;薄膜的方阻随厚度的增加先减小后增大,当薄膜厚度为6层时,可获得最低方阻;所有薄膜均是透明的,在可见光区的平均透光率＞80％;薄膜具有较强的紫外、绿光发光特性以及微弱的蓝光发光特性,随着薄膜厚度的增加,三种发光峰逐渐增强.     

溶胶-凝胶法制备ZnO基稀释磁性半导体薄膜

用溶胶－凝胶法制备了具有良好光学性质和C轴取向的ZnO:Fe薄膜。ZnO:Fe薄膜具有尖锐的带边发光，禁带宽度约为3.3eV，半高宽13nm。磁性测量表明，ZnO：Fe薄膜在室温下具有铁磁性，饱和磁化强度约为10^-3emu量级，矫顽力为30奥斯特（Oe)。     

溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜的晶粒定向生长与光学性质

采用溶胶一凝胶法在普通化玻片上制备出高C轴择优取向的ZnO薄膜,深入研究了溶胶浓度、甩膜层数、退火温度对薄膜相结构、晶粒定向生长和紫外光吸收与可见光透射特性的影响.实验发现,在300～600℃退火范围之内,随着退火温度的升高,薄膜晶粒生长取向性增强,晶粒尺寸增大;用Zn含量为0.5mol/L的溶胶使用旋涂法甩膜和经过预热处理的5层膜再经过550℃退火1h后所形成的薄膜晶粒沿C轴高度择优取向,结构系数Tc(002)达到5.1,该薄膜的平均透射率为90%.     

衬底温度对PLD法制备ZnO薄膜结构及发光特性的影响

在60Pa的高氧压气氛中,用脉冲激光沉积法以Si(111)为衬底在不同温度下制备了ZnO薄膜.RHEED和XRD结果表明,所有样品都是c轴高度择优取向的多晶ZnO薄膜.随衬底温度的升高,ZnO薄膜(002)衍射峰的半高宽不断减小,从0.227～0.185°.对(002)衍射峰的2θ值分析表明,650℃下生长的ZnO薄膜几乎处于无应力的状态,而在较低或较高温度下生长的薄膜中都存在着一定程度的c轴压应力.室温PL谱测试说明在650℃生长的ZnO薄膜具有最强的紫外发射峰和最窄的UV峰半高宽(83meV).在700℃得到的样品PL谱中,检测到一个位于3.25eV处的低能发射峰.经分析,该峰可能是来自于施主-受主对(DAP)的跃迁.     

ZnO薄膜的光致发光

ZnO薄膜是近年发展起来的发光材料,是当前研究的热门课题。关于ZnO薄膜光致发光近几年来有许多报道和新的发光峰发现。本文对在各种制备方法、制备条件和激发条件下得到的ZnO薄膜的光致发光谱和相应机理进行了综述。提出了关于需进一步研究的问题。     

ZnO缓冲层上低温生长Al掺杂的ZnO薄膜

采用射频磁控溅射法在ZnO缓冲层上制备了不同Al掺杂量的ZnO（AZO）薄膜。利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和光致发光（PL）等表征技术,研究了AZO薄膜的微观结构、表面形貌和发光特性。结果表明,随着Al掺杂量的增加,ZnO薄膜的择优取向性发生了改变,且当Al的掺杂量为0.81%（原子分数）时,（002）衍射峰与其它衍射峰强度的比值达到最大,表明适合的Al掺杂使ZnO薄膜的择优取向性得到了改善。在可见光范围内薄膜的平均透过率超过70%。通过对样品光致发光（PL）谱的研究,发现所有样品出现了3个发光峰,分别对应于以444nm（2.80eV）、483nm（2.57eV）为中心的蓝光发光峰和以521nm（2.38eV）为中心较弱的绿光峰。并对样品的发光机理进行了详细的探讨。     

C轴择优取向ZnO薄膜的溅射工艺与结构研究

通过改变直流磁控反应溅射法的工艺条件,同时在玻璃和Si(100)、Si(111)两种硅基底上制备了ZnO薄膜。用x射线衍射方法(xRD和xRC)对薄膜结构性能进行测试表明,这些基底上生长的ZnO薄膜都得到了明显的c轴择优取向和较高的结晶度,硅基底上的薄膜结构性能普遍好于玻璃基底上淀积的薄膜。并对溅射工艺与结构的关系进行了分析。     

TiO_2过渡层对Si基ZnO薄膜光致发光特性的影响

采用直流反应溅射法在Si(100)衬底上制备了有TiO2过渡层的ZnO薄膜,并与直接在Si上生长的样品进行比较。通过X射线衍射技术和光致发光谱等分别对ZnO薄膜的结构和光学性质进行测量和分析。测量结果表明,引入过渡层后ZnO薄膜的平均晶粒尺寸变大,晶粒间界变少,结晶质量提高,薄膜内的应力得到一定程度的释放。此外,室温光致发光谱表明过渡层使ZnO薄膜的紫外发射明显增强,并研究和分析了其微观机理。     

RF溅射稀土掺杂ZnO薄膜的结构与发光特性

通过射频磁控溅射技术在Si(111)衬底上制备了未掺杂和La、Nd掺杂ZnO薄膜.XRD分析表明,ZnO薄膜具有c轴择优生长,La、Nd掺杂ZnO薄膜为纳米多晶薄膜.AFM观测,La、Nd掺杂ZnO薄膜表面形貌较为粗糙.从薄膜的室温光致光谱中看到,所有薄膜都出现了395 nm的强紫光峰和495 nm的弱绿光峰,La掺杂ZnO薄膜的峰强度增大,Nd掺杂ZnO薄膜的峰强度减弱,分析了掺杂引起PL峰强度变化的原因.     

退火处理对Zno/Si异质结光电转换特性的影响

采用直流反应溅射方法在p型Si(100)衬底上生长掺Al的ZnO薄膜,并研究退火处理对ZnO薄膜性质的影响。XRD测量结果表明,ZnO薄膜为六方纤锌矿结构,退火后薄膜的晶粒长大,晶界减少;暗态I-V特性曲线表明,ZnO/Si异质结具有明显的整流特性,退火后由于晶粒间界减少和空位浓度降低使反向漏电流降低1个量级;此外,退火处理能在一定程度上改善异质结的光伏效应,使其转换效率提高。     

多种基底上溅射沉积ZnO薄膜的结构

在玻璃基底和四种硅基底上用反应式直流磁控溅射法制备了ＺｎＯ薄膜。用ＡＥＳ和ＸＲＤ对薄膜结构和组分进行测试,结果表明,五种基底上生长的ＺｎＯ薄膜在不同程度上都具有优良的纵均匀性、明显的ｃ轴择优取向和较高的结晶度,而硅基底上薄膜的结构普遍优于玻璃基底上沉积的薄膜。     

Structural and optical properties of ZnO films grown on the AAO templates

Structural and optical properties of ZnO films grown on Al substrate and anodic alumina oxide (AAO) templates by rf magnetron reactive sputtering deposition were investigated using X-ray diffraction (XRD), atomic-force microscope (AFM) and photoluminescence (PL). We found that ZnO thin films on Al substrate show good C-axis orientation, while the orientation of ZnO film on AAO templates is disordered, this due to the fact that the crystalline of ZnO is greatly influenced by surface morphology of substrates. PL measurements show a blue band in the wavelength range of 400–500 nm caused by the interstitial Zn in the ZnO films. The intensity of emission peak of ZnO films deposited on AAO templates increases compared with that on the Al substrate. Combining electrical resistivity and carrier concentration measurements, we found that that the blue emission intensity is consistent with the concentration for the interstitial zinc in the ZnO films.     

Co-emission of UV, violet and green photoluminescence of ZnO/TiO2 thin film

ZnO/TiO₂ thin films were fabricated on quartz glass substrates by E-beam evaporation. The structural and optical properties were investigated by X-ray diffraction (XRD), Raman spectra, optical transmittance and photoluminescence. XRD analysis indicates that the TiO₂ buffer layer can increase the preferential orientation along the (002) plane of the ZnO film. PL measurements suggest that co-emission of strong UV peak at 378 nm, violet peak at 423 nm and weak green luminescence at 544 nm is observed in the ZnO/TiO₂ thin film. The violet luminescence emission at 423 nm is attributed to the interface trap in the ZnO film grain boundaries.