溶胶-凝胶法制备MgxZn1-xO薄膜及性能研究

采用溶胶-凝胶法在石英玻璃片衬底上制备了Mg2+掺杂的ZnO(MgxZn1-xO)薄膜,研究了Mg2+掺杂对ZnO薄膜结构和紫外透过率的影响;在氧化物薄膜上真空蒸镀了Al叉指电极,制得紫外原型探测器件,测试了I-Ⅴ特性.结果表明,Mg2+掺杂后,MgxZn1-xO薄膜为纤锌矿结构,随着x值增加,晶格常数c逐渐减少,α逐渐增大,Mg2+掺杂抑制了(002)晶面的生长;紫外透过光谱表明,Mg2+掺杂后吸收边发生蓝移,可提高ZnO薄膜的禁带宽度;I-Ⅴ特性曲线表明,正向偏压下探测器的暗电流和光照电流随外加偏压呈线性增长,但光照电流与暗电流的差别较大.     

利用Mg含量控制Zn_(1-x)Mg_xO薄膜压敏电阻器的阈值电压

利用溶胶-凝胶法制备了Zn1-xMgxO压敏薄膜,并通过X射线衍射、X射线能谱、紫外-可见光谱仪、I-V特性测试仪等对薄膜及其压敏特性进行了表征。XRD结果表明,掺Mg后Zn1-xMgxO薄膜仍然为六方纤锌矿ZnO晶体结构;紫外-可见吸收谱表明,随着薄膜中Mg含量的增加,薄膜的吸收边蓝移,禁带宽度增加。I-V特性曲线表明,基于Al/Zn1-xMgxO/Si结构的薄膜压敏电阻器的阈值电压随着Mg含量的增加而增加,因此可以通过调节Mg含量实现对Zn1-xMgxO薄膜压敏电阻器阈值电压的调节。上述现象表明,Zn1-xMgxO薄膜压敏电阻器的压敏阈值电压与禁带宽度有关,即与Zn1-xMgxO薄膜中电子的本征跃迁有关。     

Li、Mg双组分掺杂ZnO薄膜的结构与性能

采用溶胶-凝胶法Li、Mg双组分掺杂制备ZnO薄膜。利用XRD、AFM、Hall测试仪、分光光度仪等对薄膜结构和电学光学性能表征与分析，探讨了Li、Mg双组分掺杂离子、掺杂比例对ZnO薄膜晶体生长和光、电性能的影响。研究表明Li、Mg双组分掺杂提高了ZnO薄膜的电阻率；在可见光范围仍具有较好的透光性能，双组分掺杂ZnO薄膜因为Mg的掺入而具备了Zn1-x-yMgxO薄膜的相关光学特性，吸收峰具有蓝移现象，禁带宽度变大；结晶性能变差，晶粒变小，c轴的取向性变差。     

脉冲激光沉积ZnO薄膜的制备及其性能研究

本文用脉冲激光沉积(PLD)法在SiO2基片上制备了ZnO薄膜和Zn1-xMnxO薄膜.X射线衍射、原子力显微镜、紫外-可见光分光光度计对ZnO薄膜的测试结果表明:薄膜具有(103)面的择优取向,表面比较平坦;SiO2基片上制备的薄膜在387 nm附近存在明显的吸收边,且薄膜的吸收对基片温度变化不明显.通过对Zn1-xMnxO薄膜的吸收光谱分析得出:Mn离子的掺杂改变了ZnO薄膜的禁带宽度,随着Mn离子掺杂量的增加,薄膜禁带宽度增加;薄膜的光吸收也从直接跃迁过渡为间接跃迁.     

超声喷雾热解法制备MgxZn1-xO薄膜及其性能研究

采用超声喷雾热解法在石英玻璃衬底上生长出不同组分的宽禁带MgxZn1-xO薄膜(z=0、0.08、0.16、0.25).通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和分光光度计等分析测试手段对MgxZn1-xO薄膜的晶体结构、透光性及禁带宽度进行了研究.结果表明,随着Mg含量的增加,MgxZn1-xO薄膜仍然保持着ZnO的纤锌矿结构,没有生成MgO相,Mg可以有效地溶入ZnO的晶格中.MgxZn1-xO薄膜具有良好的透光性,在可见波段的光透过率达85%以上;此外,随着Mg含量的增加,MgxZn1-xO薄膜的吸收边出现蓝移现象,禁带宽度从3.30eV增大到3.54eV.     

Zn0.9Mg0.1O:Ga宽带隙导电膜的 PLD制备及性能研究

利用脉冲激光沉积法(PLD)制备了Ga掺杂的Zn0.9Mg0.1O(ZMOGa)宽带隙透明导电薄膜.采用各种分析手段研究了沉积温度和真空退火处理对薄膜结构、表面形貌及光电性能的影响.结果表明,制备的薄膜具有ZnO(002)择优取向;200℃下沉积的薄膜通过3×10-3Pa的真空400℃退火2h后,其电阻率由8.12×10-4Ω·cm减小到4.74×10-4Ω·cm,禁带宽度则由原来的3.83eV增加到3.90eV.退火处理增强了薄膜的择优取向和结晶度、增加了禁带宽度、提高了载流子浓度并使其透射谱线的光学吸收边发生蓝移现象.     

Na,N双受主共掺杂p型ZnO第一原理研究

采用基于密度泛函理论的第一原理平面波超软赝势法,对六方纤锌矿结构ZnO晶体,Na、N分别掺杂ZnO晶体,Na、N共掺杂ZnO晶体的几何结构进行了优化,其中Na、N共掺杂又分为Na、N相连和分开两种情况,以此为基础计算得到了这几种情况下ZnO晶体的能带结构,总态密度和分波态密度。结果表明,Na、N共掺得到的p型ZnO比单掺要好;两种共掺情况中Na、N分开会比Na、N相连p掺杂效果更好。     

N_2流量对HiPIMS制备Al-N共掺杂ZnO薄膜的性能影响

采用高功率脉冲反应磁控溅射(HiPIMS)在玻璃基底上沉积Al-N共掺氧化锌(ZnO)薄膜,研究氮气(N_2)流量对Al-N共掺杂ZnO薄膜的晶体结构、表面形貌和电学性质的影响。测量结果表明,N_2流量对掺杂的ZnO薄膜电导率类型转变和光电性能有很大影响:当N_2流量为8 mL/min时,掺杂ZnO薄膜在可见光波段透过率大于85%,薄膜导电类型为n型;随着N_2流量的增加,薄膜经历n-p-n型的转变过程。当N_2流量为20 mL/min时,掺杂的ZnO结晶性最好,晶体缺陷少、XRD衍射峰半峰宽(FWHM)最小、表面粗糙度也低,为p-ZnO。薄膜电学性能测量显示:载流子浓度、迁移率、电阻率分别为5.47×10~(17)cm~(-3)、2.7 cm~2/Vs、4.51Ωcm。     

脉冲激光沉积ZnO及其掺杂薄膜的研究

本文用脉冲激光沉积（PLD）法在SiO2基片上制备了ZnO薄膜和Zn1-xMnxO薄膜。X射线衍射、原子力显微镜、紫外-可见分光光度计对ZnO薄膜的测试结果表明：薄膜具有（103）面的择优取向，表面比较平坦；SiO2基片上制备的薄膜在387nm附近存在明显的吸收边，且薄膜的吸收对基片温度变化不明显。通过对Zn1-xMnxO薄膜的吸收光谱分析得出：Mn离子的掺杂改变了ZnO薄膜的禁带宽度，随Mn离子的掺杂量的增加，薄膜禁带宽度增加；薄膜的光吸收也从直接跃迁过渡为间接跃迁过程。     

Mg掺杂ZnO薄膜的结构及其光学性能研究

利用射频磁控溅射技术在(100)Si和玻璃衬底上沉积系列Mg掺杂ZnO(x=0~0.20)薄膜,XRD分析结果表明,Zn1-xMgxO薄膜均为六角纤锌矿结构,薄膜呈现出c轴择优生长特性,但随着x值的增加,晶格常数c逐渐减小。当x=0.20时,薄膜出现(100)面衍射峰,薄膜的c轴择优生长特性减弱。SEM分析表明,x=0.10时,薄膜表面平坦光滑,晶粒大小均匀,结构更加致密,结晶质量最佳。紫外可见光透射光谱表明,Mg的掺入提高薄膜在可见光范围内的透过率;同时增大了薄膜的禁带宽度;室温PL谱分析显示所有薄膜均出现了紫外发射峰和蓝光发射带,且紫外发射峰和蓝光发光带都随x值的增加而蓝移。