银掺杂ZnO薄膜光电功能材料的研究进展

近年来人们发现利用银掺杂方案能制备出导电性良好的p型ZnO薄膜,并能增强ZnO的紫外发光强度,还可以形成各种纳米微结构从而产生一些新的特性.这很可能为ZnO基光电器件的应用提供新思路.综述了几年来国内外在银掺杂ZnO薄膜的电学性质、光学性质和结构方面的研究进展,并探讨了目前存在的问题及今后研究的方向.     

In掺杂和退火对磁控溅射制备ZnO薄膜的结构和光电性质的影响

用射频磁控溅射技术在石英玻璃衬底上制备出ZnO和In掺杂的ZnO(ZnO∶In)薄膜,研究了In的掺杂和退火对薄膜的结构和光电性质的影响。所制备的薄膜为纤锌矿结构的ZnO相,In的掺杂有利于ZnO薄膜的c轴择优生长,并且使其表面更加致密平整,退火提高了薄膜的结晶行为,但使得薄膜的表面有部分团聚形成。由于In3+替代了Zn2+,提供了一个多余的电子,ZnO薄膜的电阻率从28.9Ω.cm降低到4.3×10-3Ω.cm。由于载流子浓度的增加和晶格尺寸的拉长,In的掺杂使得ZnO薄膜的禁带宽度增加;空气中退火后薄膜的载流子浓度降低和晶格尺寸的减小,使得禁带宽度降低。ZnO薄膜在可见光范围的透光率在90%以上,受In的掺杂和退火的影响不大。室温下用325 nm的激发光源测试了样品的光致发光(PL)谱,发现In的掺杂对薄膜的PL谱影响不大,而退火后的ZnO薄膜在446 nm处的蓝光发射明显增强,更适合于作为蓝色发光器件。     

共溅射法制备Cu掺杂ZnO薄膜结构及性能的研究

采用直流与射频双靶共溅射的方法在玻璃衬底上制备Cu掺杂的ZnO薄膜,并研究了Cu的溅射功率以及氧分压对薄膜结构和光电性能的影响,利用X射线衍射仪(XRD)、紫外可见光分光光度计(UV-VIS)以及霍尔测试仪(HALL8800)分别对样品的结构、光学特性以及电学特性进行表征,结果表明,薄膜的结晶质量随Cu溅射功率的增大有所提高,超过一定范围开始降低,而透过率则一直减小,增大氧分压可以改善样品的透过率。Cu的掺入使薄膜发生了由n型向p型的转变,且富氧条件下有利于这种转变。     

p型掺杂ZnO薄膜的研究进展

近年来,随着对ZnO的光电性质及其在光电领域应用的开发研究,制备可靠稳定的低阻p型ZnO薄膜成为研究热点之一。本文论述了p型ZnO薄膜制备的难点及其解决方法,综述了其最新研究进展,并对p型ZnO的研究进行了展望。     

ZnO薄膜的制备及p型掺杂研究进展

氧化锌是一种在声表面波传感器、压电器件以及太阳能电池等方面具有很好应用前景的材料。介绍了目前制备ZnO薄膜的主要方法,综述了ZnO薄膜p型掺杂的研究现状,并对ZnO薄膜的研究进行了展望。     

ZnO薄膜的最新研究进展

ZnO是一种新型的Ⅱ-Ⅳ族半导体材料，文章详细介绍了ZnO薄膜在其晶格特性，光学、电学和压电性能等方面的研究，特别是ZnO薄膜的紫外受激辐射特性，另外，对ZnO的p型掺杂和p-n结特性的最新进展也作了探讨。     

Al-N共掺杂型ZnO薄膜的制备及其性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了Al-N共掺ZnO薄膜.用X射线光电子能谱检测Al-N共掺杂情况;用X射线衍射仪、原子力显微镜、场发射扫描电镜、分光光度计、霍尔测量仪等分析测试手段,分别研究了Al-N共掺的掺杂浓度和热处理温度对薄膜的结晶性能、微观形貌和光电性能的影响.结果表明:在基质ZnO溶胶浓度为0.5mol/L,Al-N掺杂摩尔浓度为10%,热处理温度600℃下,Al-N共掺ZnO薄膜的结晶性能、微观形貌和光电性能最佳.     

ZnO薄膜p型掺杂的研究进展

ZnO薄膜作为一种多功能半导体材料，近年来一直受到广泛关注。然而，如何制备高质量的p型ZnO薄膜是实现其实用化的关键。概括了p型掺杂困难的原因，并指出Ⅲ-Ⅴ族元素共掺杂可能是p型掺杂的最好方法。简单回顾了ZnO薄膜p型掺杂的研究现状，并对今后的发展趋势进行了展望。     

磁控溅射制备铝掺杂氮化铜薄膜的结构及光电性能研究

以高纯铜和铝为靶材,氮气和氩气分别为源气体和工作气体,采用双靶共溅射磁控技术在单晶硅和石英片上制备了铝掺杂氮化铜(Cu₃N:Al)薄膜。对Cu₃N:Al薄膜的表面形貌、晶体结构、光透射性能和电学性能等进行表征、分析。研究结果表明,掺杂Al原子进入Cu₃N晶格空位;随着Al靶的直流溅射功率增大,Cu₃N:Al薄膜中Al含量增加;Al掺杂使得薄膜颗粒尺寸增大,薄膜表面变得粗糙。Cu₃N:Al薄膜表现为半导体特性,其光学带隙范围在1.41-1.80 eV;Al掺杂后,Cu₃N薄膜的光学带隙减小,其原因是掺杂Al原子改变了晶体内非平衡载流子寿命,导致薄膜的光学带隙降低。可见,通过调控Cu₃N薄膜中掺杂金属原子含量,可实现对其光电特性的调制。     

Al-Sn共掺杂ZnO薄膜的结构与光电性能研究

采用射频磁控共溅射法在玻璃衬底上制备出了Al与Sn共掺杂的ZnO(ATZO)薄膜.在固定ZnO∶Al(AZO)靶溅射功率不变的条件下,研究了Sn靶溅射功率对ATZO薄膜的结晶质量、表面形貌、电学和光学性能的影响.结果表明,制备的ATZO薄膜是六角纤锌矿结构的多晶薄膜,具有c轴择优取向,而且表面致密均匀.当Sn溅射功率为5W时,330 nm厚度的ATZO薄膜的电阻率最小为1.49×10-3 Ω·cm,比AZO薄膜下降了22％.ATZO薄膜在400～900 nm波段的平均透过率为88.92％,禁带宽度约为3.62 eV.     

纳米Ag夹层ZnO薄膜的光电性能

用射频磁控溅射ZnO陶瓷靶、直流磁控溅射Ag靶的方法在室温下制备了Ag纳米夹层结构ZnO薄膜．用X射线衍射仪、紫外一可见分光光度计、四探针电阻测量仪和原子力显微镜对薄膜样品的结构、光学透过率、面电阻和表面形貌进行表征．结果表明,ZnO衬底有利于Ag夹层形成连续膜．随着Ag层厚度的增加,Ag夹层ZnO薄膜呈现多晶结构,Ag（111）衍射峰强度增强,面电阻先迅速下降后缓慢下降．随着ZnO膜厚度的增加,Ag夹层ZnO薄膜的透射峰红移．制得样品的最佳可见光透过率高达92．3％,面电阻小于4．2Ω／□．     

直流磁控溅射功率对溅射生长GZO薄膜光电性能的影响

本文采用直流磁控溅射沉积系统在玻璃基底上沉积镓掺杂氧化锌(GZO)薄膜,将溅射功率从120W调整到240W,步长为30W,研究功率变化对GZO薄膜的晶体结构、表面形貌、光学性能和电学性能的影响。结果表明,溅射功率对GZO薄膜电阻率有显著的影响。溅射功率为210W时薄膜呈现最低电阻率为3.31×10~(-4)Ω·cm,可见光波段平均光学透光率接近84%。随着溅射功率的增加,薄膜表面形貌和生长形态发生较大变化,并直接得到具有一定凸凹不平的微结构,GZO薄膜的致密性先增加后降低。     

工艺参数对RF磁控溅射沉积铝掺杂氧化锌薄膜特性的影响

ZnO :Al(ZAO)是一种N型半导体薄膜材料 ,具有优良的光电特性 ,如低的电阻率和高的可见光透过率。本文利用射频磁控溅射技术在无机玻璃衬底上制备了ZAO透明导电薄膜 ,研究了工艺参数对其结构和光电特性的影响。结果表明原位制备的薄膜经热处理后具有c轴择优取向的六角纤锌矿结构 ,晶粒垂直于衬底方向柱状生长。薄膜的最小电阻率和可见光透过率分别为 8 7× 10 - 4 Ωcm和 85 %以上     

射频磁控溅射制备HfLaO薄膜结构和光学性能研究

采用射频磁控溅射技术制备HfLaO薄膜, 利用X射线衍射(XRD)分析了薄膜的微结构, 通过紫外?可见光分光光度计测量了薄膜的透过谱, 计算了薄膜的折射率和禁带宽度, 利用原子力显微镜观察了薄膜的表面形貌. 结果表明: 沉积态HfLaO(La: 25%~37%)薄膜均为非晶态, 随着La掺入量的增加, HfLaO薄膜的结晶化温度逐渐升高, HfLaO(La~37%)薄膜经900℃高温退火后仍为非晶态, 具有优良的热稳定性, AFM形貌分析显示非晶薄膜表面非常平整. 随着 La掺入量的增加, HfLaO薄膜的透射率先降后增, 在可见光范围薄膜均保持较高的透射率(82%以上). HfLaO薄膜的折射率为1.77~1.87. 随着La掺入量的增加, HfLaO薄膜的折射率呈先增后降的变化趋势, 同时HfLaO薄膜的Eg逐渐降低, 分别为5.9eV(La~17%)、5.87eV(La~25%)、5.8eV(La~33%)和5.77eV(La ~37%).     

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.     

磁控溅射制备大面积ZnO薄膜性能的研究

通过磁控溅射氧化锌陶瓷靶材的方法在玻璃基片上制备ZnO薄膜,研究了溅射功率、溅射气压以及基片温度对ZnO薄膜相结构、禁带宽度及光学性能的影响.使用X射线衍射仪(XRD)分析了薄膜相结构,使用台阶仪测试薄膜厚度,采用薄膜测试仪测试薄膜的透过率,采用扫描电镜(SEM)观察薄膜表面形貌.结果表明:不同制备条件下均形成具有(0...     

溅射时间对硼掺杂ZnO薄膜性能的影响

采用脉冲磁控溅射系统在玻璃衬底上制备了硼掺杂氧化锌(ZnO∶B)薄膜,利用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、紫外-可见光-近红外分光光度计和四探针测试仪研究了溅射时间与薄膜的结构、光学和电学特性的关系。结果表明:ZnO∶B是多晶薄膜,具有六方钎锌矿结构且呈c轴择优取向,其透明导电性能优良,在可见光谱范围的平均透光率超过80%,薄膜电阻率随溅射时间延长而降低至3.0×10-3Ω·cm。     

直流反应磁控溅射法制备CdIn2O4薄膜的光电性能研究

利用直流反应磁控溅射法制备了CdIn2O4(CIO)薄膜,研究了氧浓度、基片温度、溅射时间和退火处理对薄膜光电性能的影响.结果表明电阻率随着氧浓度的增加和溅射时间的减小而增加,随着基片温度的升高先减小后增加;透光率随着氧浓度、基片温度的增加和溅射时间的减小而增加.退火处理后,薄膜的电阻率降低,光吸收边发生"蓝移".点缺陷对薄膜的光电性能产生重要影响,光吸收边的移动是"Burstein-Moss"效应和多体效应共同作用的结果.综合实验结果和理论研究,推荐了直流反应磁控溅射法制备CIO薄膜的最佳条件.此条件下制备薄膜的电阻率为2.95×10-4 Ω·cm,波长为628 nm时薄膜的透光率高达91.7%.     

掺氮ZnO薄膜的制备及其光电性能

在保持氩气流量一定,通过改变O2与N2的流量比,以高纯锌为靶材,通过射频磁控溅射技术在石英玻璃衬底上生长氮掺杂ZnO薄膜。采用XRD、荧光光谱、扫描电镜及皮安表对薄膜的晶体结构、光学性能、表面和截面形貌及电学性能进行了表征。结果表明：氮掺杂ZnO薄膜仍具有高度的c轴择优取向;氮以受主杂质形式存在可有效降低薄膜的电阻率;薄膜中氮含量的相对变化是影响ZnO薄膜晶体质量和光电性质的重要因素。