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溶胶凝胶法制备ZnO和Mg_xZn_(1-x)O薄膜及其性能研究

宋永梁  
【摘要】: 氧化锌是一种Ⅱ-Ⅵ族宽禁带氧化物半导体材料。传统上,ZnO薄膜被广泛应用于声表面波器件、体声波器件、气敏传感器、压敏电阻、透明电极、紫外探测器等领域。近年来,ZnO作为宽禁带半导体光电材料的研究越来越受到人们的重视。ZnO薄膜具有多项优点,如生长温度低,激子结合能高,受激辐射阀值低等。利用Mg_xZn_(1-x)O薄膜,可以在保持ZnO六方纤锌矿(WurtZite)结构的同时有效调节调节薄膜的禁带宽度,制备出基于氧化锌的量子阱、超晶格及相关的光电器件,如基于氧化锌的紫外光探测器、紫外发光二极管和紫外激光二极管等光电子器件。 本论文综述了ZnO薄膜的各种生长技术及其原理,并概括了氧化锌薄膜研究的最新进展。利用溶胶凝胶法成功地在石英玻璃和单晶硅片等衬底上制备出了c轴择优取向的ZnO薄膜,并利用X射线衍射仪、紫外-可见光光谱仪、荧光光谱仪等对ZnO薄膜的结构和性能进行了测试、分析,并研究了热处理参数等条件对ZnO薄膜性能的影响。 利用Mg_xZn_(1-x)O薄膜成功实现了ZnO薄膜禁带宽度的调节,研究了Mg_xZn_(1-x)O薄膜的结构和光学禁带宽度以及光致发光性能与Mg~(2+)离子含量之间的关系。同时研究了热处理温度对Mg_xZn_(1-x)O薄膜性能的影响并得到了最佳热处理温度。


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