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《大连理工大学》 2010年
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ZnO薄膜的水溶液法制备及Li~+、柠檬酸钠对ZnO生长的影响

单海燕  
【摘要】: ZnO是新一代的Ⅱ-Ⅵ族宽带隙半导体材料,具有纤锌矿晶体结构,室温下禁带宽度为3.37eV,激子束缚能为60meV,理论上可以实现室温下的受激发射,被认为是未来紫外发光器件的理想材料。ZnO薄膜具有良好的透明导电性,压电性,光电性,压敏性,因此具有广泛的应用前景。自从1997年Tang等人报道了ZnO薄膜的近紫外受激发射现象以来,ZnO再次成为当今半导体材料研究领域的热点。 本文采用两步水溶液法,分别在处理过的蓝宝石衬底和硅衬底上成功的制备了ZnO薄膜,利用X射线衍射仪,PL光谱仪,反射光谱,SEM等测量手段对薄膜的结构,光学性能,表面形貌进行了分析,探讨了基片处理对ZnO薄膜生长的影响以及添加剂对ZnO薄膜生长的影响。论文分为以下两个部分: 1.采用两步水溶液法,在经过酸煮,氮化,氧化处理的Al203(0001)基片上分别通过磁控溅射法和脉冲激光沉积方法预先生长ZnO种子层,再在此基础上通过水溶液的方法生长ZnO薄膜。XRD和Φ扫描结果表明,样品具有高c轴择优取向,并且与蓝宝石基片之间具有良好的外延关系。基片的处理方法,如酸煮,氮化,氧化能够影响薄膜的生长,种子层的结晶质量决定了ZnO薄膜的结晶质量。PL光谱显示,通过水溶液方法制备的ZnO薄膜的光量子效率接近单晶发光效率的80%。XRD,Φ扫描,SEM结果表明,通过脉冲激光沉积方法生长ZnO种子层比通过磁控溅射方法生长种子层,可以使薄膜的结晶质量有较大的提高,外延特性更强,薄膜表面更加平整,粗糙度更小,晶粒尺寸更大。 2.采用两步水溶液法,在磁控溅射生长的ZnO种子层的Si(100)衬底上,通过水溶液生长方法制备了ZnO薄膜,研究了Li+和柠檬酸钠对ZnO薄膜生长的影响。扫描电镜结果显示,Li+能极大地改善ZnO薄膜的成膜特性,使薄膜更加均匀、连续、致密;溶液中添加柠檬酸钠制备的ZnO薄膜,晶粒尺寸没有出现明显的变化,PL光谱的发光强度较高,但薄膜生长速率显著降低,说明柠檬酸根离子有抑制ZnO生长的作用。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:O484.1

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【参考文献】
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