收藏本站
《兰州大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

Na-Mg共掺杂ZnO薄膜的结构及光学性质研究

锁雅芹  
【摘要】: ZnO是一种具有六方纤锌矿结构的Ⅱ-Ⅵ族自激活的宽禁带半导体材料,是P6 mm点群对称的六角晶系纤锌矿晶体。室温下,其带隙宽度为3.37eV,激子束缚能高达60m eV。ZnO晶体在与c轴垂直的面上具有对称的弹性和电学性质,而在c轴方向择优取向的多晶薄膜具有单晶体似的光电性和压电性质。ZnO薄膜以其优良的压电性能、透明导电性能等使其在诸多领域得到广泛应用,如太阳能电池、压电器件、表面声波器件、气敏元件。并且凭借其优良的紫外发光特性使其在紫外探测器、LED、LD等领域有着巨大的发展潜力。另外ZnO的P型掺杂也是近年来研究的另一个热点和难点问题。人们往往通过掺杂来提高氧化锌在发光管、紫外光探测器、表面声波器件、压敏电阻器件等方面的应用。近年来,Ohtomo A等人发现通过Mg掺杂可调控ZnO的能带结构,随着Mg含量的改变,能隙宽度可由3.37 eV增加到3.87 eV。另外,掺入Ⅰ族元素可实现ZnO的转型。 本论文中,在对ZnO晶体结构、ZnO薄膜的光电和压电特性、多层薄膜外延生长缓冲层和集成光学上的应用等有了一定认识后,综合各种ZnO薄膜制备技术的优缺点,选取了溶胶-凝胶(sol-gel)方法,以甲醇为溶剂,醋酸锌(Zn(CH3COO)2.2H2O)、氯化镁(MgCl2.6H2O)、氯化钠(NaCl)为初始原料,二乙醇胺为稳定剂反应制得溶胶,用旋转涂膜法在普通石英玻璃基体上镀膜,经干燥、预热处理、退火,最后成功地制备了具有c轴择优取向的均匀、透明的多晶Na-Mg共掺的ZnO薄膜。通过XRD、SEM、PL以及透射光谱的分析,其结果表明:Na-Mg共掺有利于ZnO薄膜的C轴择优取向生长,并且随着Na+掺杂浓度的增加,晶粒尺寸先增大后减小;通过比较不同掺杂浓度ZnO薄膜的PL谱,推测发光中心位于380nm的紫外发射与ZnO的自由激子复合有关,发现掺入Mg的确能使ZnO禁带宽度增大;Na-Mg共掺ZnO薄膜胶系中,薄膜Na0.02Mg0.2Zn0.78O具有比较优异的结晶和光学性能,Nao.04Mgo.2Zno.76O薄膜PL谱只有一个强度很大的紫光发射,其近带边紫外光发射发光强度较未掺杂的ZnO增强了近10倍,极大地提高了薄膜紫外发光性能;总结最佳工艺条件为退火温度560℃、旋涂层数为5层。
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:O484.1

知网文化
【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 郑爽;低维钴掺杂ZnO纳米材料结构和发光性质的研究[D];长春理工大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 陈红升;齐俊杰;黄运华;廖庆亮;张跃;;Sn掺杂ZnO半导体纳米带的制备、结构和性能[J];物理化学学报;2007年01期
2 靳锡联;娄世云;孔德国;李蕴才;杜祖亮;;Mg掺杂ZnO所致的禁带宽度增大现象研究[J];物理学报;2006年09期
3 周军;方庆清;王保明;刘艳美;李貌;闫方亮;王胜男;;镁含量和热处理对Zn_(1-x)Mg_xO薄膜结构和发光性能的影响[J];物理学报;2008年10期
4 徐晓虹;赵娜;吴建锋;田越;王耀;;Bi~(3+)掺杂对纳米ZnO形貌及其光催化性能的影响[J];中国陶瓷工业;2009年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 于春花;Zn_(1-x)Cr_xO稀磁半导体薄膜的制备和性能研究[D];天津理工大学;2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 弓太生;王小丽;曹云红;;溶胶凝胶技术与皮革工业[J];皮革科学与工程;2007年04期
2 李静;郭米艳;;探究掺杂对ZnO薄膜禁带宽度的影响因素[J];江西化工;2011年03期
3 蓝德均;朱建国;;(1-x)PST-xPZT铁电弛豫陶瓷的压电与热释电性能研究[J];攀枝花学院学报;2008年03期
4 龚春林;王德海;;溶胶-凝胶法制备紫外光固化有机无机杂化材料的研究进展[J];轻工机械;2009年06期
5 刘海霞;颜永年;王小红;;细胞组装体体外培养中的结构稳定性[J];清华大学学报(自然科学版);2010年08期
6 李胜春;李波;漆小波;陈素芬;侯海乾;韦建军;;掺锂硼酸盐复合凝胶的制备与表征[J];强激光与粒子束;2009年11期
7 王清池;夹心型水声换能器的温度稳定性[J];热带海洋;1992年01期
8 连洁,王青圃,程兴奎,王玉荣,张瑞峰,魏爱俭,姜军,张飒飒,仪修杰,陈焕矗,韩建儒;Ca_(0.28)Ba_(0.72)Nb_2O_6单晶的光学常数及吸收特性[J];人工晶体学报;2004年06期
9 蒋红霞;周桃生;彭绯;尚勋忠;余祖高;;MgO掺杂对PMMN四元系压电陶瓷结构与性能的影响[J];人工晶体学报;2008年02期
10 戴结林;;In掺杂量对ZnO薄膜微结构和光学性质的影响[J];人工晶体学报;2010年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 姜胜林;王筱珍;张绪礼;;PbTiO_3-Pb(Cd_(4/9)Nb_(2/9)W_(3/9))O_3系高温高频压电陶瓷材料的研制[A];第二届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1995年
2 李桦;马晓光;李俊升;;相变材料的复合及其调温性能研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(8)[C];2007年
3 姜维娜;曹文静;杨星;李杰;周晓燕;徐莉;;SiO_2溶胶改性木纤维及纤维板尺寸稳定性初探[A];2010中西部地区无机化学化工学术研讨会论文集[C];2010年
4 孙丰波;江泽慧;余雁;田根林;;纳米TiO_2对竹材颜色稳定性及抗菌性能的影响[A];第二届中国林业学术大会——S11 木材及生物质资源高效增值利用与木材安全论文集[C];2009年
5 马建福;蔡炘富;吴传贵;张万里;;热释电红外探测阵列的工作原理、性能指标及应用[A];2007年红外探测器及其在系统中的应用学术交流会论文集[C];2007年
6 单亚拿;;溶胶-凝胶法制备Al掺杂ZoO纳米颗粒膜及其电学特性研究[A];第九届沈阳科学学术年会论文集[C];2012年
7 单亚拿;;溶胶-凝胶法制备Al掺杂ZoO纳米颗粒膜及其电学特性研究[A];第九届沈阳科学学术年会论文集(信息科学与工程技术分册)[C];2012年
8 田晓;贾清;崔玉友;杨锐;;复合溶胶-凝胶法制备TiAl合金表面防护涂层及其高温抗氧化性能[A];第十四届全国钛及钛合金学术交流会论文集(上册)[C];2010年
9 魏建中;陈寿田;;高储能密度陶瓷电容器的研制[A];94'全国结构陶瓷、功能陶瓷、金属/陶瓷封接学术会议论文集[C];1994年
10 杨华山;包晔峰;蒋永锋;杨可;;微弧氧化陶瓷层的后处理技术研究现状及展望[A];第八届全国表面工程学术会议暨第三届青年表面工程学术论坛论文集(五)[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吴云良;扫描近场光学显微镜若干关键技术研究[D];中国科学技术大学;2010年
2 韩嵘;水泥基压电智能器件特性分析[D];北京交通大学;2010年
3 谭红琳;金属离子掺杂的ZnO第一性原理计算及透明导电薄膜制备研究[D];昆明理工大学;2009年
4 吴连斌;有机硅/噻唑金属配合物的设计合成与磁性能研究[D];浙江大学;2010年
5 周聪华;染料敏化太阳能电池中电极材料和寄生电阻的研究[D];武汉大学;2009年
6 李永海;基于溶胶—凝胶法的功能因子缓释技术研究及其在纺织品芳香保健功能整理中的应用[D];东华大学;2010年
7 胡薇薇;新型单相多铁材料的合成及其磁电性质研究[D];吉林大学;2011年
8 马铭;超顺磁性氧化铁和LSMO/BCFO复合多铁薄膜的制备及其物性研究[D];华中科技大学;2011年
9 宁珅;氧负离子存储-发射材料发射性能的改善[D];中国科学技术大学;2011年
10 丁保宏;新型载体SiO_2-TiO_2-ZrO_2载负MoP催化剂的制备、表征及加氢精制性能[D];华东师范大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 董娅佩;静电纺丝技术制备稀土掺杂二氧化钛纳米带与光催化性能研究[D];长春理工大学;2010年
2 张兴来;ZnO薄膜的制备和紫外探测器的研究[D];长春理工大学;2010年
3 朱曜峰;碳纤维负载TiO_2复相光催化材料的研究[D];浙江理工大学;2010年
4 况琦;制备环境温度及紫外线灯照射改善ITO薄膜性能的研究[D];浙江理工大学;2010年
5 贾波;铝离子掺杂氧化锌薄膜的溶胶—凝胶法制备及性能[D];中国海洋大学;2010年
6 王芳;Bi_(3.15)Nd_(0.85)Ti_3O_(12)铁电纳米管的制备与表征[D];湘潭大学;2010年
7 束伟;(Bi,La)_4Ti_3O_(12)铁电纳米线及ZnO纳米场效应晶体管的制备及性能研究[D];湘潭大学;2010年
8 荣英凤;BDT铁电薄膜和ZnO纳米带压电性能的测试与表征[D];湘潭大学;2010年
9 张佳瑢;SrHfO_3:Ce闪烁陶瓷材料的制备及性能[D];沈阳理工大学;2010年
10 朱和凤;纳米电极界面功能膜的构建及其应用研究[D];河南师范大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 董霖,张永相;多重分形轮廓及曲面的数学表征及其仿真研究[J];润滑与密封;2005年04期
2 李潇;王培吉;;光谱在晶体材料测试方面的应用[J];济南大学学报(自然科学版);2009年02期
3 田志宏;张秀华;田志广;;X射线衍射技术在材料分析中的应用[J];工程与试验;2009年03期
4 张苏;钱家盛;章于川;;纳米粉体在橡胶补强作用中的应用[J];现代橡胶技术;2009年01期
5 刘凯鹏;杨碚芳;严鸿维;傅正平;左健;;氧化锌及银掺杂的氧化锌薄膜的紫外发光研究[J];中国科学技术大学学报;2009年04期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 李建光;岩土类材料的损伤本构模型及其在冲击动力学问题中的应用[D];中国科学技术大学;2007年
2 程萍;非故意掺杂4H-SiC本征缺陷及退火特性研究[D];西安电子科技大学;2010年
3 孙利杰;ZnO薄膜的掺杂和光电性质研究[D];中国科学技术大学;2010年
4 朱夏明;掺氮氧化锌的光电特性及其在薄膜晶体管中的应用研究[D];浙江大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 高蓉;一维纳米ZnO的制备及光致发光性质研究[D];西北大学;2008年
2 董玲玲;纳米金属胶体的制备及其SERS活性研究[D];华东师范大学;2008年
3 张健;低维氧化锌纳米材料光学特性的研究[D];长春理工大学;2009年
4 李永强;ZnO光学薄膜随机表面的形貌分析与光散射特性研究[D];南京理工大学;2010年
5 魏丽明;聚合物-ZnO复合纳米纤维材料的制备及表征[D];东北师范大学;2010年
6 许攀;光子晶体分形及滤波特性研究[D];北京邮电大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄良安,周正国;射频溅射法制备Pb_(1-x)Co_xSe薄膜及物性研究[J];武汉大学学报(自然科学版);1999年03期
2 黄运华,张跃,贺建,戴英,顾有松,纪箴,展晓元,周成;氧化锌纳米带的低温无催化热蒸发制备及其表征[J];物理化学学报;2005年03期
3 刘娟;张跃;齐俊杰;贺建;黄运华;张晓梅;;掺铟氧化锌纳米盘的制备、结构及性质研究[J];物理化学学报;2006年01期
4 陈奶波,吴惠桢,邱东江;白宝石衬底上生长的Mg_xZn_(1-x)O晶体薄膜的结构和光学性能[J];物理学报;2004年01期
5 张勇,唐超群,戴君;锐钛矿TiO_2及其掺Fe所导致的红移现象研究:赝势计算和紫外光谱实验[J];物理学报;2005年01期
6 杨景景;方庆清;王保明;王翠平;周军;李雁;刘艳美;吕庆荣;;Co掺杂对ZnO薄膜结构和性能的影响[J];物理学报;2007年02期
7 陈新亮;薛俊明;张德坤;孙建;任慧志;赵颖;耿新华;;衬底温度对MOCVD法沉积ZnO透明导电薄膜的影响[J];物理学报;2007年03期
8 黄丹;邵元智;陈弟虎;郭进;黎光旭;;纤锌矿结构Zn_(1-x)Mg_xO电子结构及吸收光谱的第一性原理研究[J];物理学报;2008年02期
9 任尚坤,张凤鸣,都有为;半金属磁性材料研究进展[J];物理;2003年12期
10 宋红强,陈延学,任妙娟,季刚,张云鹏;TiN基磁性薄膜的研究[J];微细加工技术;2004年02期
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026