低温生长的ZnO单晶薄膜的结构和性能

ZnO薄膜的主要性质

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟ZnO 薄膜的主要性质于激子带边发射,绿光发射则与ZnO 表层中以O 空位为主的深能级有关。

ZnO 在可见光波段的吸收和发射光谱可参见文献。

电学性质未掺杂ZnO 薄膜室温载流子浓度主要取决于充当浅施主的间隙Zn原子浓度。

ZnO 薄膜的p 型掺杂是个备受关注的课题。

Y.R.Ryu 等人用PLD 法在GaAs 衬底上掺杂As 制得p-ZnO,受主浓度为1017~1021cm-3,紧束缚带边发射峰分别在3.32 eV 和3.36 eV[17]。

M. Joseph 等人在400℃下用PLD 法进行Ga、N 共掺杂实现p 型转变,以ZnO(ω(Ga2O3)=5%)为靶材,N2O 为N 源, 进行电子回旋共振活化,p-ZnO 室温电阻率为0.5 Ω-cm,受主浓度为4 乘以1019 cm-3。

T.Aoki 用准分子激光掺杂技术获得p-ZnO。

ZnO 薄膜的电学特性与制备方法及后续工艺条件有直接的依赖关系。

电子束蒸发制备的Al 掺杂ZnO 薄膜的电子浓度在1019~1021cm-3,室温电阻率为10-4 Ω-cm。

溅射法制备AZO 薄膜的电学特性与溅射功率有很大关系。

溅射功率越大,薄膜的质量越好,这主要是因为溅射功率的提高有助于薄膜缺陷的减少,增大晶粒尺寸,晶界的散射作用减轻,增大了载流子的平均自由程,从而使迁移率增大,薄膜的薄层电阻降低。

反应溅射过程中,氧分压太低,薄膜的缺陷密度较高;氧分压太高,薄膜的电阻率上升很快,通常在1~2mPa 比较合适。

同样掺杂情况下,ZnO 的施主浓度和受主浓度低于GaN,并且ZnO 的杂质、点缺陷以及位错的浓度也低于GaN。

ZnO 主要有导带底以下30meV、60meV 和340meV 三个施主能级。

间隙Zn 原子是主要的浅施主,Vo 是深能级施主。

总之,在点缺陷和位错浓度低的情况下,ZnO 薄膜有较好的电学性质。

ZnO薄膜的结构、性能及其应用[1]

与
1 −x（Al2O3）陶瓷 Nhomakorabea靶材x
复合，促进光生载流子的产生并延长了载流子寿命，得到了较强的光电流。 znO 薄膜的外延生长温度很低，有利于降低设备成本，提
卷第期
由于 ZnO 具有较大的激子束缚能，特别是与 GaN 比较而言（ZnO 为 60meV，GaN 为 25meV），因此，作为发光材料， ZnO 比 GaN 发光更明亮，使得 ZnO 在光电器件方面的应用吸引了科研人员更大的注意。另外，由于 ZnO 激子具有很好的稳
参考文献： 0 50
赵印中等： zn0 薄膜的结构、性能及其应用卩]韩鑫，于今· zn0：Al（ZAO）透明导电薄膜国内的研究现状江苏冶金，2 6，34（5）： 4 一 8． [2]李海风· znO 的用途及其薄膜的制备方法[J]，天津职业大学学报，2 開 6，巧（3）：37、41 ·
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1引
zn0 不仅能制成良好的半导体和压电薄膜，亦能通过掺杂制成良好的透明导电薄膜，且原料易得、价廉、毒性小、制备方法多种多样，可以适应不同需求，已成为一种用途广泛、最有开发潜力的薄膜材料之一。目前，研究 znO 材料的性质涉及许多领域，其中包括透明导电膜（TCO）、表面声学波（SAW）器件、光激射激光器、气敏传感器、紫外光探测器、显示以及与 GaN 互作缓冲层等方面“。制备 znO 薄膜的传统方法有磁控溅射、化学气相沉积及溶胶凝胶法等，新方法有激光脉冲沉积法（PLD）、分子束外延法（MBE）等。采用不同的制备技术、工艺参数，制备的 zno 薄膜的结晶取向、薄膜厚度、表面平整度以及光电、压电等性质各有区别。虽然不同方法制备的 zno 薄膜的性能各有优缺点，但从结晶情况来看，以有机金属化学气相沉积（MOCVD）、PLD、原子层外延生长（A）法制备的薄膜质量较好。 2 氧化锌薄膜的结构 znO 为宽带隙半导体，禁带宽度约 3 · 3 ev,晶体结构为六方形纤锌矿结构（图 1）。优质的 znO 薄膜具有 c 轴择优取向生长的众多晶粒，每个晶粒都是生长良好的六方形纤锌矿结构。图 2 是楼晓波等[4 采用 sol-gel 法制备的 znO 薄膜的 XRD 谱。可以看出，与标准的 znO 粉末样品的衍射谱相比较，涂覆 10 层与 20 层的薄膜均出现了明显的与（100）、（002）和（101）晶面相对应的衍射峰，说明样品均为六方纤锌矿结构。

LMBE法生长ZnO薄膜的结构和光学性能

化，强度发生了变化。同时，测量温度升高，外但随紫发光峰强度减弱，位红移，高宽展宽。理论拟舍得峰半到ＺＯ薄膜的活化能为５ｍｅ接近于ＺＯ体材料ｎ９Ｖ，ｎ
的激子束缚能（０Ｖ）说明紫外发光是由自由激子６ｍｅ，辐射复合引起的。
图１Ｓ基片生长的ＺＯ薄膜的Ｘ射线衍射谱ｉｎ
Ｆｇ１ＸＲＤａｔｒｆＺｎｆｌｇｏｎＳｕｓｒｔｉｐｔｅｎｏＯｉｍｒｗｎＯｉｂｔａｅｓ

表明［，ｎ７ＺＯ薄膜主要存在３个光致发光峰：８ｎ左］３０ｍ右的紫外发光峰，５ｎ左右的蓝色发光峰，１ｎ４０ｍ５０ｍ
究主要集中在薄膜和粉体，中ＺＯ薄膜可以很好地其ｎ
沉积在各种基片上，别是沉积在Ｓ基片上，现光特ｉ实
电子器件的集成化。制备ＺＯ薄膜的方法很多，ｎ主要包括磁控溅射［、胶一胶法［、学气相沉积２溶］凝３化］
５０ａ ×１～Ｐ。为了补充ＺＯ薄膜中的缺位氧原子，ｎ向靶室通人高纯氧（９９９）氧压控制在３Ｐ。生长９．９，０ａ薄膜的基片温度为５０，长时间为１。采用Ｄ０℃ 生ｈ８Ａｄａｃｖｎｅ型Ｘ射线粉末衍射仪（Ｒ和Ｒ００拉ＸＤ）Ｍ２０曼光谱仪测试ＺＯ薄膜的晶体结构；用ＵＶ３０ｎ利－６０紫＃／Ｉ可见分光光度计测试ＺＯ薄膜的室温透射谱；－ｎ利用ＦＳ２Ｌ９０稳态一态荧光光谱仪测试ＺＯ薄膜的瞬ｎ发射光谱。

ZnO纳米晶薄膜的制备及特性分析

ｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｓｐｉｎ－ｃｏａｔｉｎｇ．ＸＲＤａｎａｌｙｓｉｓｃｏｎｆｉｒｍｓｔｈａｔｔｈｅａｓ — ｐｒｅｐａｒｅｄＺｎＯｉｓｈｅｘａｇｏｎａｌｗｕｒｔｔｒｕｃｔｕｒｅ．ＳＥＭ
ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｃｙｏｆａｌｌｉｆｌｍｓａｒｅ７５— ８５％．Ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆａｎｎｅａｌｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｈｅｓｈｅｅｔｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｔｈｅｉｆｌｍｓ
ＤＥＮＧＪｉａｎ－ｐｉｎｇ，ＷＡＮＧＭｉｎ－ｑｉａｎｇ，ＳＯＮＧＸｉａｏ — ｈｕｉ
ｆＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ ’ ａｎＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ。ａｎ７１００４９，Ｃｈｉｎａ）
ａｎｄｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｐｅｃｔｒａｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｅｄｇｅｈａｓｓｈｉｔｅｆｄｔｏｒｅｄ，ｔｈｅａｂｓｏｐｔｒｉｏｎｓｈｏｕｌｄｅｒｗｉｄｅｎａｎｄｔｈｅ

ZnO薄膜的结构特征及光学性能评价

ＫｅｒｓＭｅａｏｇｎｃｃｅｃｌｖｐｒｄｐｓｔｎ（ｙｗｏｄ：ｔｌｒａｉｈｍａａｏｅｏｉｏＭＯＣＶＤ）ＺＯｌｓｉｉ；ｎｆｉｍ；Ｇｒｗｎｔｍｐｒｔｅｏｅｅａｕ；ｒ
Ｐｒｓｕｅｅｓｒ
宁丹，张保平，刘成有（．化师范学院物理系，林通化１４０；１通吉３０２
２．厦门大学物理系，建厦门３１０）福６０５
摘要：利用金属有机物化学气相沉积（ＣＤ）法在Ａ２３０００１衬底上生长ＺＯ薄膜，ＭＯＶ方１（）０ｎ
２ＤｅａｔｎｆＰｙｉｓＸａｎＵｎｖｒｔ，ａｎ３１０，ｈｎ）．ｐｒｍｅｔｏｈｓ，ｉｍｅｉｅｓｙＸｉｍｅ６０５Ｃｉａｃｉ
ＡｂｔａｔＴｅｎｓｒｃ：ｈＺＯｆｍｓｉｗｅｅｅｏｉｄｙｍｅａｏｇｎｃｈｍｉａｖｐｒｅｏｉｏ（ｌｒｄｐｓｔｂｔｌｒａｉｅｃｅｃｌａｏｄｐｓｎＭＯＣＶＤ）ｉｔ
ＮＩＮＧｎ，ＺＨＡＮＧｏ— ｉｇ，ＬＩＣｈｎｙｕＤａＢａｐｎＵｅｇ— ｏ
（ｐｒｎｆＰｙｉｓｏｇｕｅｃｅｓＣｏｌｇ，ｏｇｕ３０２Ｃｈｎ；１Ｄｅａｔｔｏｈｓ，ＴｎｈａＴａｈｒｍｅｃｌｅＴｎｈａ１４０，ｉａｅ
ｇｏｔｍｐｒｔｒａｄｒｓｕｅＴｈｍｏｐｏｏｗａｉｖｓｇｔｄｙｓａｎｎｅｅｔｏｍｃｏｓｏｙｒｗｎｅｅａｕｅｎｐｅｓｒ．ｅｒｈｌｇｙｓｎｅｔａｅｂｃｎｉｇｌｃｒｎｉｒｃｐｉ

ZnO薄膜的制备、性能及应用

ZnO薄膜的制备、性能及应用1引言氧化锌（ZnO）属于第三代半导体材料,室温下禁带宽度约为3.37eV，其激子束缚能高达60meV，比室温热离化能(26meV)大得多。

第三代半导体材料是指宽禁带半导体材料，它们的发光波长短（近紫外），具有耐高温、抗辐照、制备方法多、毒性小等特点。

自1997 年发现ZnO薄膜的室温紫外光发射以来，ZnO 薄膜的制备技术及其光电特性成为人们研究的热点。

ZnO薄膜可以在低于500℃的温度下生长,比ZnSe和GaN的生长温度低得多。

ZnO作为一种新型的光电材料，在光波导、半导体紫外激光器、发光器件，透明电极等方面应用广泛。

ZnO 也是一种十分有用的压电薄膜材料, 高质量的单晶或c轴择优取向的多晶ZnO薄膜具有良好的压电性质, 能够用来制备高频纤维声光器件及声光调制器等压电转换器, 在光电通信领域得到广泛的应用。

本文综述了ZnO薄膜的性质、各种制备方法及作为压电材料的应用。

2 ZnO的性质2.1 ZnO的基本性质ZnO晶体共有四方岩盐矿结构、闪锌矿结构和六角纤锌矿3 种相结构，如图1所示[ 1]。

Jeffee[ 2]等人根据第一性原理计算得到ZnO各晶体结构的总能量，六角纤锌矿结构的总能量为5.658 eV，闪锌矿结构的总能量为5.606 eV，四方岩盐矿结构的总能量为5.416 eV。

六角纤锌矿结构在常温下是稳定相，也是研究最多的一种相结构，晶格常数a=b=0.324 6nm，c=0.520 3nm。

ZnO的熔点为1975℃，比GaN的熔点低，但其热稳定性和化学稳定性优于GaN，在较高温度下也不会分解。

ZnO 的本征点缺陷有：锌填隙（Z ni）、锌空位（V Zn）、氧填隙（O i）、氧空位（V O）、反位锌（Zn O）等，其中锌填隙和氧空位的能级较浅，被认为是本征ZnO呈n型导电的主要原因。

2.2 ZnO的铁电性质Onodera[ 3]等首次观察到了ZnO基材料的电滞回线，Zn0.83 Li0.17O陶瓷材料在室温条件下，其剩余极化为0.044 LC /cm2, 虽然这个数值较小，却是该陶瓷具有铁电性的证据。

生长温度对ZnO薄膜结构的影响

ｌ引言
ＺＯ是一种具有纤锌矿晶体结构、ｎ室温宽带为３３ｅ．７Ｖ的多功能半导体材料。它在蓝光器件Ｉ、ｔ透１明电极－、电器件Ｈ压・多方面都有重要的应用等潜力，尤其是在蓝光方面的应用，而阻碍其应用的首
第
功能材料与器件学报
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＦＵＮＣＯＴＩＮＡＬＭＡＴＲＡＳＡＥＶＣＥＥＩＬＮＤＤＩＳ
Ｖｏ．Ｎｏ．１８，２
Ｊｎ，２０ｕｅ０２
文章编号：０７—４５（０２００Ｉ１０２２２０）２— １５—０４
一
取向的ＺＯ薄膜，ｎ并通过ＸＤ、Ｅ手段对生长温度与样品的生长速度、ＲＳＭ表面结构和氧锌原
子化学计量比的关系作了较为详细的研究，化了薄膜的温度生长参数。当生长温度为５０Ｃ优２。
时，ｎＺＯ薄膜的生长速度最大且表面粗糙度较低。当温度为５０Ｃ时，生长出ＯＺ５。可：ｎ为４．９９９：
ＷＡＮＧｉＪｎ—ｚｏｇＷＡＮＧＸｉｈｎ，ｎ—ｑａｇＹＡｅ，ＹＩｏｇ—ｙｕｉｎ，ＮＷｉＮＺｎｏ，
ＭＡＹａ，ＪＡＮＧＸｉｎＩｕ—ｙｎ，ＹＡＮＧＳｕ＿ｒｎＧＡＯＤｎｉｇｈｅ，ｉｇ—ｓｎＤＵＧｕａ，ｏ—ｔｎｏｇ
生长温度对ＺＯ薄膜结构的影响ｎ
王金忠，王新强，闫玮，殷宗友，马燕，姜秀英，杨树入，高鼎三，杜国同

低温生长Zn1-xCoxO(x=0.33)薄膜的微结构和磁性

ｉｌｆｍｓｇｒｏｗｎａｔｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
ＱＩＵＤｏｎｇｊｉａｎｇＬＩＵＰｕｃｈｅｎｇＦＥＮＧＣｈｕｎｍｕＦＥＮＧＡｉｍｉｎｇ０ＹＵＰｉｎｇＤＩＮＧＬｉ
】１０ｗｈｏｍｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｃｅｓｈｏｕｌｄｂｅａｄｄｒｅｓｓｅｄ，Ｔｅｌ：（Ｏ５７１）８８８３６５６５，Ｅｍａｉｌ：ｄｉｑｉｕ＠ｚｊｕ．ｅｄｕ．ＣＦＩ
维普资讯
第２１卷第２期
２００７年４月
材
料
研
究
学
报
Ｖｏ１．２１Ｎｏ．２
ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＭＡＴＥＲＩＡＬＳＲＥＳＥＡＲＣＨ
Ａｐｒｉｌ２００７
ｉｍｐｕｒｉｔｙｐｈａｓｅｓｓｅｇｒｅｇａｔｅｄｕｐｔｏｘ＝Ｏ．３３．Ｘ—ｒａｙｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｓｐｅｃｔｒａａｎａｌｙｓｉｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｖａｌｅｎｃｅ
Ｊ．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＰｈｙｓｉｃｓ，Ｚｈ￣ｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ．Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００２７２．ＣｅｎｔｅｒｆｏＡｎａｌｙｓｉｓ＆Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ．ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ．Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００２８３．ＣｏｌｌｅｇｅｆｏＭｅｔｒｏｌｏｇｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＩｎｓｔｉｔｕｔｅｆｏＭｅｔｒｏｌｏｇｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００１８

氧化锌纳米结构薄膜的微结构及光电特性调控

氧化锌纳米结构薄膜的微结构及光电特性调控氧化锌(ZnO)具有优异的光电性能,在紫外蓝光光电子器件、透明电子器件、自旋电子器件和压电及热电传感器等领域有着重要的研究价值,目前已成为学术界研究的一个焦点。

虽然对氧化锌的研究已经有了相当长的历史,但ZnO材料的一些光学电学性能及其调控机理并未完全清楚,这些问题包括p型ZnO问题、ZnO的施主受主缺陷的辨认问题、ZnO在可见光区的发光中心问题及ZnO分级结构的可控制备问题等等。

寻找这些问题的答案对于增强、扩展ZnO材料在器件上的应用以及器件功能的实用化来说至关重要。

泽辉化工主要在以下几个方面做了一些工作：(一)采用磁控溅射法制备了Mo掺杂的氧化锌(MZO)薄膜,研究了不同的掺杂量对ZnO薄膜的微结构、电学、光学及发光性能的影响,研究了退火对薄膜导电性能、发光性能的影响。

结果表明,MZO薄膜为多晶颗粒膜,掺钼影响薄膜的表面粗糙度；退火后薄膜的多晶颗粒尺寸变大数倍。

MZO’薄膜均为六方纤锌矿结构,且沿c轴择优生长。

MZO薄膜的平均晶粒尺寸及薄膜内的应力均呈现随Mo掺杂量的增大而先增大后减小的趋势,MZO：2%薄膜具有最大的平均晶粒尺寸和内应力。

退火可以使MZO薄膜的晶粒尺寸明显增大,同时使薄膜中的应力释放。

XPS结果显示Mo在ZnO薄膜中呈+6价,显示Mo6+原子在溅射过程中其自身的化合态保持不变。

MZO：2%薄膜的Zn2p3/2结合能峰中出现位于1022.0eV的子峰(对应于Zni),说明适量Mo掺杂可以促进Zni 原子的生成。

Mo掺杂对薄膜的光学透过率和光学带隙影响不大。

MZO薄膜的电阻率随Mo 掺杂量的增大呈先减小后增大的趋势,说明适量Mo掺杂可以降低MZO薄膜的电阻率。

这应该归因于少量的钼掺杂刺激了Zni缺陷或Zni-X复合缺陷的生成,使薄膜中的Zni缺陷浓度增大,从而使载流子浓度增大。

退火导致薄膜的电阻率急剧增大。

这应该是由于薄膜中Zni缺陷浓度的降低和薄膜表面的氧吸附这两方面的原因导致的。

ZnO薄膜

ZnO薄膜的结构性质及其制备邵丽琴摘要:氧化锌(ZnO)是一种直接带隙宽禁带(3.37eV)II-VI族化合物半导体材料，具有较大的激子束缚能(60meV)，具有优良的压电、光电、气敏、压敏等性质的材料，在透明导体、发光元件、太阳能电池窗口材料、光波导器、单色场发射显示器材料、表面声波元件以及低压压敏电阻器等方面具有广泛的用途。

ZnO薄膜的制备方法多样，各具优缺点。

本文综述了ZnO 薄膜的制备及性质特征，并对其发展趋势及前景进行了探讨。

关键词：ZnO薄膜；制备；性质；发展前景一、引言近年来，新一代的宽带隙半导体材料ZnO吸引了人们的目光。

ZnO是II—VI族直接带隙半导体，室温禁带宽度为3.37 eV[1]。

特别是由于ZnO具有较高的激子结合能(约60 meV[2])，它比室温热离化能(26meV)大得多，理论上和实验都证实了ZnO在室温甚至更高温度下实现紫外发光和受激辐射[3,4]，因此ZnO被认为是制备短波长发光和激光二极管、探测器等光电子器件的理想候选半导体材料。

ZnO作为一种新型的光电材料，在光波导、半导体紫外激光器、发光器件，压电传感器及透明电极等方面应用广泛。

本文综述了ZnO薄膜各种不同的制备方法及发光的研究现状并指明了今后的研究方向。

二、ZnO的结构和性质1.1 结构ZnO有三种晶体结构，分别是立方NaCl，闪锌矿和六角纤锌矿构，如图1所示，在常温常压下，ZnO的热稳定相为六方纤锌矿结构[5]，具有六方对称性。

纤锌矿ZnO的晶格常数是a=3.2498 Å，C=5.2066 Å。

在C轴方向上，Zn原子与02原子的间距为0.196nm，在其他三个方向上为0.198nm。

ZnO的结构可简单地描述为由Zn原子面和O原子面沿C轴交替排列而成，其中Zn和O原子为相互四面体配位，从而Zn和0在位置上是等价的。

这种排列导致ZnO具有一个Zn极化面和一个O极化面，这种C面的极化分布使得两个面具有不同的性质，导致该结构缺乏对称中心。

ZnO薄膜的光电性能及应用

ZnO薄膜简的介光电性质
ZnO高熔点的物理特性，具有很好的热化学稳定（1975℃）。 ZnO薄膜可在低于600℃下获得，有利于降低设备成本，可大大减少高温制备条件下产生的缺陷，提高薄膜质量。
ZnO是至今为止Ⅱ-Ⅵ族半导体材料中最硬的一种，机械性能优良。
ZnO薄膜简的介光电性质
极性较强的半导体材料，由于导带自由电子和价带自由空穴之间的库仑作用，使它们束缚在一起构成激子，在半导体材料可以自由移动的叫做自由激子。由于电子的有效质量小于空穴的有效质量，自由激子的结构中，电子围绕空穴旋转，与氢原子类似。
OOLOPPELBBDE，、D复等合
电致发光光致发光
阳极阴极
增加光吸增加光出
ZnO薄膜简介
极性较强的半导体材料，由于导带自由电子和价带自由空穴之间的库仑作用，使它们束缚在一起构成激子，在半导体材料可以自由移动的叫做自由激子。由于电子的有效质量小于空穴的有效质量，自由激子的结构中，电子围绕空穴旋转，与氢原子类似。
ZnO薄膜在各种温度下的沉积和退火
光电性质的影响因素
结论：
1.退火处理可以改善ZnO膜的形貌，从AFM和SEM图像显而易见。氧化锌薄膜在可见波长范围内有高达85％的光透射。 2. XRD结果表明该膜是（002），（101）和（102）方向的优先取向的多晶，但是退火温度增加到400℃以上，（002）方向更显着。因为退火处理的ZnO薄膜显示出良好的结构和光学性能是因为其具有更光滑的表面。 3.基于结果，可以得出结论ZnO薄膜适用于太阳能电池应用，在退火时应该将带隙调节到合适的值。 4 .除180℃沉积温度下制备的样品以外，其他温度下制备的ZnO 薄膜在可见光区域的透过率均接近甚至高于80％。

ZnO薄膜的物理性质与制备方法研究

收稿日期:2007-10-15;修订日期:2007-10-25作者简介:欧阳桂仓(1982-),男,江西赣州人,硕士研究生,主要从事半导体薄膜的制备及计算机模拟研究工作。

基金项目:江西省自然科学基金资助项目(052016);江西省研究生创新基金专项资助。

第26卷　第1期2008年2月江西科学J I A NGX I SC I ENCEVol .26No .1Feb .2008 文章编号:1001-3679(2008)01-0161-04Zn O 薄膜的物理性质与制备方法研究欧阳桂仓,叶志清,吴木生(1.江西师范大学物理与通信电子学院,江西　南昌330022;2.江西省光电子重点实验室,江西　南昌330022)摘要:Zn O 为Ⅱ-Ⅵ族半导体材料,是一种极具潜力的新型功能材料。

给出了Zn O 薄膜的主要物理性能,并对制备方法作了比较详尽的介绍,包括激光脉冲沉积法、磁控溅射法、金属有机物化学气相沉积法、溶胶凝胶法、喷雾热解法、分子束外延法、原子层外延生长法。

关键词:Zn O 薄膜;物理性质;制备方法中图分类号:T N304.055 文献标识码:AStudy on Physi ca l Properti es and Growth M ethods of ZnO Th i n F ilmOUY ANG Gui 2cang,YE Zhi 2qing,WU Mu 2sheng(1.College of Physics and Communicati on &Electr onics,J iangxi Nor mal University,J iangxi Nanchang 330022PRC;2.Key Laborat ory of Phot oelectr onic &Telecommunicati on of J iangxi Pr ovince,J iangxi Nanchang 330022PRC )Abstract:Zn O is a material for Ⅱ-Ⅵse m iconduct or,of course it is an novel functi onal material .I n the work,the physical p r operties of ZnO and vari ous gr owth techniques of ZnO thin fil m ,such as Pulsed Laser Depositi on,Magnetr on Sputtering,Metal -O rganic Che m ical Vapor Depositi on,Sol -Gel,Sp ray Pyr olysis,Molecular Bea m Ep itaxy,A t om ic Layer Ep itaxy,are intr oduced in detail .Key words:Zn O thin fil m ,Physical p r operties,Gr owth methods1　ZnO 薄膜的物理性质氧化锌是一种新型的Ⅱ-Ⅵ族宽禁带化合物半导体材料,具有六角纤锌矿型晶体结构,图1为Zn O 的晶体结构。

ZnO单晶材料不同温度下光致发光性能研究

２１００年第５期
大众科技
ＤＡＺＨＯＮＧＫＥＪ
Ｎｏ．２０５，０１
（第１９期）总２
（ｍｕａｉｌＮ．２）Ｃｕｌｔｅｙｏ１９ｖ
ＺＯ单晶材料不同温度下光致发光性能研究ｎ
夏威孟宪权刘文军朱振华
Ｐｏｎｅ邮（ｖｈｔｎｏＢ）
（）实验方法一
… Ｉ… ‘ … ｍ
ｌｍｃＺ０ｃ ×ｌｍｎ体材料表面光滑，透明。光致发光仪器的光源为Ｈ — ｄ３５ｍｅＣ２ｎ单模激光器，激发功率为３ｍ。单色仪采５Ｗ用ＨＲＢｏｉｖｎ产的ｉＲ２，探测器为光电倍增管。ＯＩＡＪｂｎＹｏ生Ｈ３０
（武汉大学物理科学与技术学院，湖北武汉４０７３０２）
【摘要】对ｚ０单晶材料不同温度下进行了光致发光研究。室温下ＺＯ单晶有两个发光峰，分别为３５ｍ的紫外发光ｎｎ７ｎ峰和５０ｍ的可见光发光带。随着温度的降低，出现两个紫外发光峰，分别为自由激子（Ｘ）和束缚激子（ｘ）７ｎＦＤ发光峰，并且束缚激子发光峰随着温度降低较自由激子变化明显。较低温度时在３０ｍ到４０ｍ出现多个发光峰，７ｎ０ｎ为声－（Ｏ）￣－Ｌ参与的受主束－缚激子（ｘ）发光峰。１Ｋ时出现四个紫外发光峰，分别为自由激子（ｘ）面激子（Ｘ）和束缚激子（ｘ）Ａ０Ｆ、表ＳＤ发光峰。【关键词】ＺＯ单晶；低温；光致发光ｎ【图分类号】Ｔ０．中Ｎ１４３【献标识码】Ａ文【章编号】１０－１１０００ — １７０文０８１５（１）５０１— １２

氧化锌薄膜晶格结构及光电特性研究

氧化锌薄膜晶格结构及光电特性研究氧化锌(Oxide Zinc, ZnO)是一种非常重要的半导体材料，具有很好的光电性能，广泛应用于电子、光电子、信息存储、环境监测等诸多领域。

针对这一材料，近年来研究者们对其的晶格结构及光电特性进行了深入研究，并取得了不少进展。

1. 氧化锌晶格结构探究氧化锌最常见的晶体结构是六方最密堆积(hcp, hexagonal close-packed)晶格结构，其中Zn离子占据六方最密堆积结构中的六坐标位。

然而，相对于其他半导体材料，氧化锌晶格结构的理论和实验研究相对较少，因此研究者们一直在探索氧化锌晶格结构的更多可能性。

最近研究表明，为了改进氧化锌材料的光电性能，研究者们可以将其晶格结构从六方最密堆积结构转变为八方最密堆积(cfc, cubic close-packed)结构。

研究结果表明，改变晶体结构可以改变氧化锌材料的电子结构，从而显著提高材料的光电性能。

2. 氧化锌薄膜制备方法探讨除了氧化锌材料自身的结构优化以外，制备氧化锌薄膜的方法也是影响其光电性能的重要因素。

目前，主要有磁控溅射法、化学气相沉积法、溶胶-凝胶法、热蒸发法等多种方法用于制备氧化锌薄膜。

研究表明，通过改变制备过程中的气体流量、沉积温度、沉积速率等过程参数可以调控氧化锌薄膜的结构和光电性能。

此外，对氧化锌薄膜表面施加压电场等方法也可以显著提高氧化锌薄膜的光电性能。

3. 氧化锌薄膜的光电性能应用氧化锌薄膜的优良光电性质使得其在光电领域得到了广泛的应用。

例如，利用氧化锌薄膜的光电特性可以制备各种类型的光电器件，如光伏电池、光电变换器、玻璃电极等。

同时，氧化锌薄膜也可以用于氨气传感器、温度传感器等环境监测设备的制备。

利用其优良的半导体性质，可以通过掺杂氧化锌薄膜来提高其环境响应能力，实现对各种环境指标的检测。

4. 结论综上所述，氧化锌作为半导体材料，其晶格结构和光电性能的研究是非常重要的。

通过对氧化锌薄膜的制备方法、表面处理等多方面的研究，可以实现氧化锌材料的性能优化。

ZnO薄膜的低温溶液法制备及在光电器件中应用的开题报告

ZnO薄膜的低温溶液法制备及在光电器件中应用的
开题报告
一、研究背景
氧化锌 (ZnO) 作为一种重要半导体材料，在光电器件中具有广泛的
应用。

传统的制备方法如热蒸发法、分子束外延法等制备出的ZnO薄膜
质量较高，但需要高温条件下制备，因此限制了其在柔性电子器件中的
应用。

相比之下，低温溶液法制备ZnO薄膜具有简单、经济、易操作等
优势，自然成为ZnO薄膜研究的热门领域。

二、研究内容
本文旨在研究低温溶液法制备ZnO薄膜的工艺流程及其在光电器件
中的应用。

主要研究内容如下：
1.研究不同制备条件（如温度、浓度、 pH 值等）对ZnO薄膜形态
和结构的影响；
2.探究不同形态和结构的ZnO薄膜在光电器件中的应用；
3.比较不同制备方法制备的ZnO薄膜在光电器件中的性能，分析低
温溶液法制备的ZnO薄膜的优缺点；
4.进一步研究低温溶液法制备的ZnO薄膜在光电器件中的应用前景。

三、研究意义
通过研究低温溶液法制备ZnO薄膜的工艺流程及其在光电器件中的
应用，可以为ZnO薄膜的制备和应用提供新思路和新方法。

此外，还能
为柔性电子器件的发展提供重要支持。

因此，本文对于促进半导体材料
在光电器件中的应用，推动半导体器件产业的发展具有重要意义。

四、研究方法
本文将采用控制实验、多种分析检测手段、形态学表征等方法来研究不同制备条件下ZnO薄膜的形态、结构和性能特点。

在此基础上，进一步研究ZnO薄膜在太阳能电池、传感器、液晶显示器等光电器件中的应用。

低温外延生长平整ZnO薄膜

低温外延生长平整ZnO薄膜赵鹏程;张振中;姚斌;李炳辉;王双鹏;姜明明;赵东旭;单崇新;赵海峰【摘要】在较低温度下实现平整ZnO薄膜的生长有利于ZnO的可控p型掺杂以及获得陡峭异质界面.本文使用分子束外延方法,采用a面蓝宝石为衬底,在450℃下生长了一系列ZnO薄膜样品.在富氧生长的条件下,固定氧流量不变,通过调节锌源温度来改变锌束流,以此调控生长速率.样品的生长速率为40～100 nm/h.通过扫描电镜(SEM)表征发现:在高锌束流的生长条件下,样品表面有很多不规则的颗粒；降低锌的供应量后,样品表面逐渐平整.原子力显微镜(AFM)测试结果表明:样品的均方根表面粗糙度(RMS)只有0.238 nm,接近于原子级平整度.这种平整表面的获得得益于较低的生长速率,以及ZnO外延薄膜与a面蓝宝石衬底之间小的晶格失配.【期刊名称】《发光学报》【年(卷),期】2014(035)005【总页数】6页(P542-547)【关键词】ZnO;分子束外延;生长温度;平整表面【作者】赵鹏程;张振中;姚斌;李炳辉;王双鹏;姜明明;赵东旭;单崇新;赵海峰【作者单位】发光学及应用国家重点实验室中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院大学,北京100049;发光学及应用国家重点实验室中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;吉林大学物理学院,吉林长春130023;发光学及应用国家重点实验室中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;发光学及应用国家重点实验室中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;发光学及应用国家重点实验室中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;发光学及应用国家重点实验室中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;发光学及应用国家重点实验室中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;发光学及应用国家重点实验室中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033【正文语种】中文【中图分类】O484.41 引言近年来,ZnO作为光电材料吸引了越来越多的关注。

不同衬底温度下ZnO外延薄膜的结构及光学特性分析

不同衬底温度下ZnO外延薄膜的结构及光学特性分析
张子生;尹志会;许贺菊;贾亮;于威;傅广生
【期刊名称】《人工晶体学报》
【年(卷),期】2006(35)5
【摘要】采用螺旋波等离子体辅助射频溅射沉积技术在A l2O3(0001)衬底上沉积ZnO外延薄膜,通过对其结构及光学性质的分析,探讨了衬底温度对薄膜生长特性的影响。

实验结果表明,由于等离子体对反应气体的活化及载能粒子对表面反应的辅助作用,采用该等离子体辅助溅射技术能够在较低的衬底温度下实现较高质量的ZnO薄膜外延生长,然而,较高的衬底温度所引起的表面反应不利于薄膜中的氧空位及锌填隙等缺陷的减少,这将限制薄膜的外延质量及光学特性的进一步提高。

【总页数】5页(P1118-1122)
【关键词】ZnO薄膜;衬底温度;螺旋波等离子体;外延
【作者】张子生;尹志会;许贺菊;贾亮;于威;傅广生
【作者单位】河北大学物理科学与技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】O484
【相关文献】
1.衬底温度对ZnO薄膜结构和光学特性的影响 [J], 魏伟;杨瑞霞;王如;牟村
2.衬底温度对磁控溅射制备外延ZnO薄膜结构特性的影响 [J], 周阳;仇满德;赵庆勋;李晓红;彭英才;刘保亭
3.衬底温度对磁控溅射法制备ZnO薄膜结构及光学特性的影响 [J], 徐小丽;马书懿;陈彦;孙小菁;魏晋军;张国恒
4.衬底温度对ZnO薄膜的结构和光学特性的影响 [J], 宿世臣;吕有明;张吉英;申德振
5.不同衬底温度对ZnO薄膜结构和光学性质的影响 [J], 贾相华;黄海亮;付斯年;朱瑞华;左桂鸿;曹洪忠;李月英
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