Al掺杂量对ZnO:Al薄膜微观结构和光电性能的影响

采用溶胶-凝胶法在玻璃基片上制备出不同Al掺杂量的ZnO:Al(ZAO)薄膜.系统研究了Al掺杂量对薄膜微结构和光电性能的影响.结果表明:溶胶-凝胶法制备的薄膜具有完好C轴择优取向,在可见光区的透射率均大于85%;随着Al掺杂量的增加,薄膜的平均颗粒尺寸减小,表面电阻率先降低后升高,薄膜的光学带隙宽变宽.在5%H2 95%N2气氛退火可显著降低薄膜电阻率,掺Al量为2%的薄膜具有最低电阻率5.5×10-3Ω·Cm.     

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.     

S掺杂ZnO薄膜光电特性的研究

采用射频磁控溅射法,在玻璃基片上生长了ZnO∶S薄膜.XRD测试表明所制薄膜为六角纤锌矿结构,具有明显的(002)衍射峰.室温下的透射光谱测量结果表明,随着S掺入量的增加,ZnO∶S合金薄膜的吸收边向长波长方向移动,但在可见光部分有较高的透过率.在此基础上计算了各样品的禁带宽度,结果表明,在S掺入量小于8％的范围内,随着S掺入量的增加,禁带宽度减小.样品紫外光电导特性明显,在波长365nm、功率4000μW/cm2紫外光源照射下,紫外光与可见光所对应光电流响应之比可达3.     

Structural and Optical Properties of Co-Doped ZnO Thin Films

Co-doped zinc oxide thin films (Zn_1–xCo_xO) have been deposited on c-plane sapphire substrates by dual-beam pulsed laser deposition. The films have lattice parameters similar to that of ZnO, and the lattice parameters are closely distributed. The films grew along a preferred direction, following the epitaxial relationship Zn_1–xCo_xO (0001)substrate (0001). Excitonic emission was suppressed at higher Co-dopant concentration in ZnO because of increase in the distortion of host lattice and defects. When more Zn is replaced by Co, more impurity levels are developed within the bandgap, and more defect are generated. Under our experimental conditions, the bandgap of the films tends to increase with increasing dopant concentration.     

磁控溅射制备银掺杂ZnO薄膜结构及光电性质研究

利用磁控溅射法在玻璃衬底上制备了银掺杂ZnO薄膜,通过改变制备条件生长了一系列样品,样品退火后呈现P型导电特性.测量了样品的结构特性、光学性质和电学性质,实验表明薄膜厚度与淀积时间、溅射功率分别呈近似线性关系;薄膜晶体质量随溅射功率、背景气压的增加而降低;退火过程是银元素形成受主的重要环节,且退火能有效提高薄膜晶体质量,改善薄膜的光学性质和电学性质.分析了这些影响的机理和来源.     

Cr掺杂ZnO薄膜晶体结构及光学性能的研究

采用磁控溅射法在载玻片上制备了不同Cr掺杂浓度的ZnO薄膜,并对其紫外发光性能做了初步研究.XRD结果表明,所制备的样品具有纤锌矿结构,呈c轴择优取向生长;透射谱表明,改变Cr掺杂浓度可以使ZnO薄膜的吸收边向短波方向移动,并且薄膜的禁带宽度连续可调;光致发光(PL)谱表明,所有样品的PL谱由发光中心位于370nm的紫外发光峰组成,且该峰的峰位蓝移,与吸收边缘移动的结果吻合.2.0%(原子分数,下同)的Cr掺杂可以提高ZnO的紫外发光强度,而过量的Cr掺杂反而会降低其紫外发光强度.     

Structure and Optical Behavior of Nanocomposite Hybrid Films of Well Monodispersed ZnO Nanoparticles into Poly （vinylpyrrolidone）

We fabricated an inorganic-polymeric photoluminescent thin film based on ZnO nanoparticles, which were grown directly in the poly（vinylpyrrolidone） （PVP） matrix. The microstructure, composition, thermal stability, and the temperature-dependent photoluminescence of the thin film were investigated. X-ray diffraction （XRD） and transmission electron microscopy （TEM） results indicated that all the ZnO nanoparticles with a polycrys talline hexagonal wurzite structure were well separated from each other and were dispersed in the polymeric matrix homogeneously and randomly. Raman spectrum （Raman） showed a typical resonant multi-phonon process within the hybrid thin film. The shifts of infrared bands for PVP in the hybrid film should be attributed to strong coulombic interaction between ZnO and polymeric matrix. The stability of the hybrid film and the effect of the perturbation of ZnO on the stability were determined by means of the thermogravimetric analysis （TG） and differential thermal analysis （DTA）. The ultraviolet-visible adsorption （UV-vis） showed distinct excitonic features. The photoluminescent spectrum （PL） of the ZnO nanoparticles modified by PVP molecules showed markedly enhanced ultraviolet emission and significantly reduced green emission, which was due to the Perfect surface passivation of ZnO nanoparticles. Temperature dependent photoluminescent spectrum studies suggested that the ultraviolet emission was associated with bound exciton recombination.     

退火条件对Sn掺杂ZnO薄膜光电性能的影响

采用溶胶-凝胶法在普通载玻片上制备Sn掺杂ZnO薄膜(SZO薄膜)。研究空气退火、低真空退火、高真空退火、氮气退火、三高退火、循环退火6种不同退火条件对SZO薄膜光电性能的影响。结果表明:6种不同的退火条件制备的SZO薄膜均为纤锌矿结构且具有c轴择优取向生长的特性。高真空退火下,SZO薄膜的结晶状况和电学性质最优,最低电阻率可达到5.4×10~(-2)Ω·cm。薄膜的可见光区平均透过率均大于85%。薄膜在390nm和440nm附近(325nm光激发下)都出现光致发光峰,在空气、氮气、低真空中退火后薄膜440nm处发光强度最为显著。     

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。     

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／□．     

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．     

退火处理对N掺杂Al:ZnO薄膜结构及性能的影响

采用射频磁控溅射方法, 常温条件下以N₂作为N掺杂源, 在玻璃基底制备了N掺杂Al:ZnO薄膜。在真空氛围下对样品进行了不同温度的退火处理15 min。通过X射线衍射、霍尔效应测试、紫外-可见光谱和X射线光电子能谱 (XPS) 仪分析了退火对样品结构和光电性能的影响。结果表明真空400℃退火15 min时成功制备出性能优异的p型ZnO薄膜, 其空穴载流子浓度为3.738×10²⁰cm^-3, 电阻率为1.299×10^-2Ω·cm, 样品可见光透射率达到了85%以上。XPS分析说明No受主缺陷的含量大于 (N₂)_o施主缺陷导致薄膜实现了p型转变。     

退火温度对ZnO/Mo/ZnO透明导电薄膜结构及光电性能的影响

采用电子束蒸发法成功制备了透明导电的ZnO/Mo/ZnO(ZMZ)复合薄膜,研究了不同的退火温度对其电学和光学性质的影响规律。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线能谱仪、紫外可见分光光度计和四探针测试仪等检测手段对样品的性能进行了分析。实验结果表明:随着退火温度的升高,薄膜的结晶程度提高,晶粒尺寸增大;薄膜的电阻率先降低后升高;薄膜的光学透过率先升高后降低。当退火温度为250℃时,ZnO/Mo/ZnO薄膜具有最佳的综合光电性能,在400nm~900nm波长范围内最高透过率为81.4%,平均透过率高于80%,最低电阻率为1.71×10-4Ω·cm,表面电阻为15.5Ω/sq。研究表明所制备的ZMZ复合透明导电薄膜可应用于太阳能电池、液晶显示器等领域。     

Pr掺杂对ZnO透明导电薄膜光电性能的影响

采用溶胶-凝胶法在石英玻璃基片上制备出了Pr掺杂ZnO透明导电薄膜,研究了Pr掺杂对ZnO透明导电薄膜结构、形貌、光学和电学性能的影响。实验结果表明,Zn1-xPrxO薄膜均为纤锌矿结构,当Pr掺杂含量为1%时,Zn1-xPrxO薄膜的结晶质量最好、可见光平均透过率最高、电阻率最低,具有最佳的光电综合性能。     

[101]取向Li掺杂ZnO薄膜光学性能的研究

采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备了[101]取向的Li:ZnO薄膜, 研究了该薄膜的光学性能随热处理温度变化的规律. 结果表明, 399nm的发光峰是由Li的杂质能级引起; 与[002]取向的薄膜相比, 未经热处理的[101]薄膜其光学带隙大, 且出现了380nm附近的带边发射(NBE) 峰; 在560～580℃热处理下, 其晶胞变小、光学带隙变窄、360nm 左右的带间发光峰红移; 当热处理温度升至610℃时, 薄膜中再次出现380nm的NBE峰.     

碲氧溅射薄膜的光学性质

碲氧薄膜是很有希望的可擦写光盘介质材料。本文用射频溅射技术制备碲氧系统的薄膜。测定热处理前后薄膜的光学特性(光透过率、反射率、折射指数、光吸收系数和光能隙)和 X 射线衍射特性,并研究了这些性能与靶材的组份关系,还测定了这些薄膜激光喇曼光谱,并讨论它们的结构特征。     

ZnO:Cd薄膜光学性能的研究

本文以载玻片、石英为基底,采用控制掺杂方法,制备了ZnO:Cd薄膜,通过热处理方法获得了优良性能的ZnO:Cd薄膜。研究分析了镉浓度为2%-10%时ZnO薄膜的透射光谱。结果表明,有较强的紫外发射峰,但没有深能级发射,未出现其它的发射峰,说明ZnO:Cd薄膜在紫外线区的发射占主导地位,表明带间跃迁占主导地位。     

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。