溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜
溶胶-凝胶法制备Na掺杂ZnO薄膜的微结构及其性能表性的开题报告
溶胶-凝胶法制备Na掺杂ZnO薄膜的微结构及其性能表性的开题报告摘要：本研究使用溶胶-凝胶法制备了Na掺杂ZnO薄膜，并对其进行了微结构和性能表性分析。
结果表明，使用该制备方法可以制备出晶粒尺寸均匀、表面光洁度高、晶体结构良好的Na掺杂ZnO薄膜。
通过SEM、XRD和TEM等方法对其微结构进行了表征，发现Na掺杂ZnO薄膜的晶粒尺寸在20-50 nm之间，晶体结构为六角紧密堆积结构，优美的光学性能使其具有广泛的应用前景。
关键词：溶胶-凝胶法；Na掺杂ZnO薄膜；微结构；性能表性Abstract:In this study, Na-doped ZnO thin films were prepared by sol-gel method and their microstructure and property characteristics were analyzed. The results showed that Na-doped ZnO thin films with uniform grain size, high surface smoothness and good crystal structure could be obtained by this preparation method. The microstructure wascharacterized by SEM, XRD and TEM, and it was found that the grain size of Na-doped ZnO thin films was between 20-50 nm, and the crystal structure was hexagonal close-packed structure. The beautiful optical properties of Na-doped ZnO thin films make it have a wide range of application prospects.Keywords: sol-gel method; Na-doped ZnO thin film; microstructure; property characteristics1.引言ZnO材料由于其优异的性能特点，在电子学、光电子学、光催化等领域得到了广泛的研究和应用。
溶胶-凝胶法制备氧化锌薄膜晶体管的研究
1
华中科技大学硕士学位论文
市场上的 TFT 主要包括非晶硅 TFT（a-Si TFT）、多晶硅 TFT（p-Si TFT）和有机 物 TFT（OTFT）三种。a-Si TFT 能够实现大面积稳定显示，而且易于在低温条件下 制备，是目前使用最为广泛的技术。但是 a-Si 不透明，光不能全部通过像素单元；为 了获得足够的亮度，需要增加背光源的强度，从而增加功耗。此外，a-Si 的禁带宽度 为 1.7 eV，在可见光的照射下会产生额外的光生载流子，这会使得 TFT 的性能恶化。 所以每一个像素单元中的 TFT 必须增加不透明的金属掩膜版，以此阻挡光线的照射。 这将大大增加工艺的复杂程度，从而提高制作成本。p-Si TFT 的主要特点是场效应迁 移率高，响应速度快，光敏感性弱和抗干扰能力强等等，但缺点是关态泄露电流较大， 制作成本也不低。OTFT 的主要优点是制作温度较低，而且柔韧性很好，但缺点是场 效应迁移率低、响应速度慢[3]。
Key words: ZnO; SiO2; Thin Film Transistors; Sol-gel Technique
II
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人 或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已 在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。
The basic properties and fabrication processes of ZnO and SiO2 films are reviewed in this paper. The sol-gel technique is adopted to deposite the SiO2 and ZnO films. The growth of SiO2 film particles is basically completed at 485 ℃, while the growth of ZnO film grains and the formation of crystal orientations is completed at 500 ℃ through the Differential Thermal Analysis. The influence of preheating temperature to the crystal orientations is discussed by the X-ray Diffractometer. The grain size on different substrates is compared via the Scanning Electronic Microscopic. The tranmittance of films and the optical band gap are studied by the Ultraviolet-visible Spectrophotometer.
ZnO薄膜的溶胶凝胶法制备工艺及其性能的研究共3篇
ZnO薄膜的溶胶凝胶法制备工艺及其性能的研究共3篇ZnO薄膜的溶胶凝胶法制备工艺及其性能的研究1ZnO薄膜的溶胶凝胶法制备工艺及其性能的研究近年来，人们对于氧化锌（ZnO）材料逐渐关注。
ZnO材料作为一种半导体材料，具有优异的物理特性，被广泛应用于太阳能电池、光伏显示器等领域。
因此，ZnO薄膜的制备工艺及其性能的研究也受到了越来越多的关注。
本文主要针对ZnO薄膜的溶胶凝胶法制备工艺及其性能进行了研究探讨。
溶胶凝胶法是一种介于溶液法和固相反应法之间的合成工艺，可制备出高纯度、高均匀性和高透光性的薄膜材料。
本文采用溶胶凝胶法制备ZnO薄膜，研究了溶胶中不同浓度、不同热处理条件下对薄膜晶体结构和光学性能的影响。
先将适量的乙醇倒入3角烧瓶中，加入氯化锌（ZnCl2）和尿素（CO（NH2）2），经过搅拌，形成均质溶胶液，分别称出不同浓度的溶胶液，然后将它们滴在玻璃衬片上，并进行热处理。
热处理条件包括：沸腾水浴（100℃，30min）、烤箱热处理（200℃，30min）、高温烧结（500℃，1h）。
经过不同的处理后，制得ZnO薄膜，然后对其进行X射线衍射仪、扫描电子显微镜和紫外-可见分光光度计等测试。
结果显示，制备出的ZO薄膜呈现出典型的六方纤锌矿结构，且结晶度随着热处理时间的延长而逐渐增加。
这是因为随着热处理条件的升高，分子团在进行聚合，形成更大分子后重排，最终形成晶体结构。
此外，不同浓度的ZnO溶胶液制备出的ZnO薄膜光谱吸收峰位置不同，随着浓度的增加，吸收峰向红移。
这是由于溶胶浓度的增加，导致分子之间的作用增强，相邻分子距离缩短，使吸收带向长波方向移动。
此外，ZnO薄膜的光电性能也是制备过程中需要考虑的关键问题之一。
通过紫外-可见分光光度计测定的结果表明，制备出的ZnO薄膜的吸收光谱在可见光范围内呈现出较高的透过率。
在此基础上，本文成功制备出了具有优良性能的ZnO薄膜。
综上所述，本文研究探讨了ZnO薄膜的溶胶凝胶法制备工艺及其性能的关键问题。
溶胶一凝胶法制备
制备过程
先将溶胶水浴1 h（50℃），将洁净的玻璃基 片匀速浸入配制好的溶胶中，静置20 s后，以 6 cm /min的提拉速度垂直向上提拉基片，然 后立即放入温度为100 ℃的烘箱中干10min， 在无尘空气中冷却5 min, 重复上述操作６次以增加膜层的厚度，拉出的 薄膜再在100℃下干燥30 min。煅烧处理是在 箱式电阻炉中以2℃ /min升温至所需温度，保 温1 h，随炉冷却至室温，得到ZnO多孔薄膜。
刘志锋，靳正国，修同平等. 溶胶一凝胶法制备纳米 ZnO多孔薄膜, 稀有金属材料与工程. 2005, 34(1)；669672.
从SEM图中，可以看出不加入PEG时，薄膜 比较致密；加入PEG后薄膜出现了孔结构，但 是随着PEG加入量的增加，薄膜的孔结构越来 越不明显，这主要是由于PEG与锌溶胶的模板 组装是通过分相机理来形成孔结构，当溶胶的 凝胶化速度等于或者小于分相的速度时，就易 形成多孔的结构：而当溶胶的凝胶化速度大于 分相的速度时，就得到孔含量少的薄膜。
溶胶一凝胶法制备纳米ZnO多孔薄膜
ZnO的薄膜的制备方法简介
目前ZnO薄膜的制备方法包括射频溅射法，离 子束溅射沉积法，化学气相沉积法，喷雾热分 解法，以及溶胶——凝胶法等。其中溶胶—— 凝胶法不需要复杂昂贵的设备，工艺简单，特 别是化学计量比容易控制，易于改性掺杂，能 从分子水平上设计制备材料，在制各氧化物薄 膜和纳米材料粉体等方面具有广泛应用。
溶胶——凝胶组成均匀。 合成反应温度低，节能。 合成反应体系是液态，可用喷射，旋涂，浸拉 等方法制备薄膜，纤维等特殊形态的材料。
制备过程
玻璃基片分别在10 mol/L的稀硝酸、丙酮、去 离子水、无水乙醇中超声清洗30 min，干燥后 备用。 含Zn溶胶是在室温下将一定量的醋酸锌 (Zn(Ac)2· 2O)溶解在50 mL的异丙醇中，磁 2H 力加热(50℃) 搅拌，将与Zn等摩尔比的络合 剂二乙醇胺(NH(C2H4 OH)2)逐滴加入到上述溶 液中，再加入少量的水，继续搅拌，待溶液完 全澄清后，加入不同量的PEG2000，继续搅 拌2 h，得到稳定的溶胶。
溶胶—凝胶法制备ZnO薄膜
溶胶—凝胶法制备ZnO薄膜一、本文概述本文旨在探讨溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜的工艺及其相关特性。
ZnO薄膜作为一种重要的半导体材料，在光电子器件、太阳能电池、气体传感器等领域具有广泛的应用前景。
溶胶-凝胶法作为一种制备薄膜材料的常用技术，具有工艺简单、成本低廉、易于控制等优点，因此受到广大研究者的关注。
本文将首先介绍溶胶-凝胶法的基本原理和步骤，然后详细阐述制备ZnO薄膜的具体过程，包括前驱体溶液的配制、溶胶的制备、凝胶的形成以及薄膜的成膜过程。
接着，我们将讨论制备过程中可能影响薄膜性能的因素，如溶胶浓度、凝胶温度、退火条件等，并通过实验验证这些因素的影响。
我们将对制备得到的ZnO薄膜进行表征和分析，包括其结构、形貌、光学性能和电学性能等方面。
通过对比不同制备条件下的薄膜性能，优化制备工艺参数，为实际应用提供指导。
本文的研究结果有望为ZnO薄膜的制备和应用提供有益的参考。
二、溶胶—凝胶法原理溶胶-凝胶法（Sol-Gel）是一种湿化学方法，用于制备无机材料，特别是氧化物薄膜。
该方法基于溶液中的化学反应，通过控制溶液中的化学反应条件，使溶液中的物质发生水解和缩聚反应，从而生成稳定的溶胶。
随着反应的进行，溶胶中的颗粒逐渐增大并相互连接，形成三维网络结构，最终转化为凝胶。
在制备ZnO薄膜的溶胶-凝胶法中，通常使用的起始原料是锌的盐类（如硝酸锌、醋酸锌等）和溶剂（如乙醇、水等）。
锌盐在溶剂中溶解形成溶液，然后通过加入水或其他催化剂引发水解反应。
水解产生的锌离子与溶剂中的羟基（OH-）结合，形成氢氧化锌（Zn(OH)2）的胶体颗粒。
这些胶体颗粒在溶液中均匀分散，形成溶胶。
随着反应的进行，溶胶中的氢氧化锌颗粒逐渐长大，并通过缩聚反应相互连接，形成三维的凝胶网络。
凝胶网络中的空隙被溶剂填充，形成湿凝胶。
湿凝胶经过陈化、干燥和热处理等步骤，去除溶剂和有机残留物，同时促进ZnO晶体的生长和结晶，最终得到ZnO薄膜。
ZnO薄膜的制备与性能研究
ZnO薄膜的制备与性能研究ZnO是众所周知的一种半导体材料，近年来，它的应用领域不断扩大，包括光电技术、传感器技术、气敏技术、生物技术等领域。
其具有较高的透明度、电阻率、热稳定性和高电子迁移率等优异特性，使得其在各个领域中拥有巨大市场前景。
在这些应用中，ZnO薄膜则是ZnO材料的重要组件之一。
本文主要探讨ZnO 薄膜的制备及其性能研究。
一、ZnO薄膜制备方法1.溶胶-凝胶法ZnO薄膜制备的一种常见方法为溶胶-凝胶法。
该方法主要涉及将预先制备好的ZnO溶胶放置于合适的基底上，然后通过热退火的方式完成ZnO薄膜的制备。
使用该方法，可以获得良好的薄膜质量和较大的薄膜面积，同时可以随意控制薄膜厚度。
2.物理气相沉积法物理气相沉积法是ZnO薄膜制备中最常用的方法之一。
其主要通过采用物理气相沉积设备将高温气体通入反应室，然后将蒸汽通过传输管道沉积在基底上完成ZnO薄膜的制备。
该方法具有制备ZnO晶体中空气杂质较少、晶粒精细等显著的优点。
3.MBE法MBE法是利用分子束外延设备在超高真空环境下生长晶体的方法。
该方法制备的ZnO薄膜具有非常高的晶体质量。
然而，需要难以实现的极限条件，如超高真空环境和较高的晶体表面温度。
二、ZnO薄膜性能研究1.光电性能ZnO薄膜是光学和电学交叉的半导体薄膜。
关于ZnO薄膜的光学性能，已有许多研究。
例如，有研究人员证实了ZnO条纹薄膜在光学上具有比等宽薄膜更高的透射比，这是由于条纹薄膜的形态依赖性的折射率引起的。
此外，ZnO薄膜具有优越的光电转换性能，可用于太阳能电池、传感器等领域。
2.气敏性能ZnO薄膜的气敏性能是其另一个重要的应用领域，具有广泛的市场前景。
研究表明，ZnO薄膜的气敏性能受到薄膜厚度、沉积温度和掺杂类型等多个因素的影响。
例如，掺杂ZnO薄膜的气敏性能不仅可以提高灵敏度，还可以增加电阻率等方面的特性。
3.化学性质关于ZnO薄膜的化学性质，研究人员通常需要从其表面性质、表面反应等多个方面进行分析。
溶胶_凝胶法制备Co_Cu共掺杂ZnO薄膜结构及光学特性_袁欢
， ） ｅ ｌ Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ Ｏ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ Ｐ ｒ ｏ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ（ Ｃ ｏ Ｃ ｕ ｃ ｏ ｄ ｏ ｅ ｄ Ｚ ｎ Ｏ Ｔ ｈ ｉ ｎ Ｆ ｉ ｌ ｍ ｓ Ｐ ｒ ｅ ａ ｒ ｅ ｄ ｂ Ｓ ｏ ｌ Ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ － － ｇ ｐ ｐ ｐ ｐ ｙ
［ ］ ９ １ ０ － ［ ］ ７ ８ －
酸铜 （ 和乙酸钴四水 Ｃ ｕ（ ＣＨ３Ｃ ＯＯ ） ２ · Ｈ ２Ｏ ） （ （ 按一 定 的 化 学 计 量 比 ， 混 Ｃ ｏ ＣＨ３Ｃ ＯＯ） ４ Ｈ２Ｏ） ２· 合后溶于 ４ 在６ ０ｍ ｌ的无水乙醇中 ， ０ ℃ 水浴条件下 磁力搅拌 １ｈ， 随后加入适量的乙醇胺 （ 作 Ｃ ２Ｈ ７ＮＯ） 为稳定剂再搅拌 １ｈ 制得稳定均匀的溶胶 。 将 制 得 将清洗干净且烘干 的溶胶在室温下静置 陈 化 ７ ２ｈ； 的玻璃基片放在 ＫＷ－ ４ Ａ 型匀胶机上采用旋涂法 制 在 低 转 速 时 将 溶 胶 滴 加 到 基 片 上， 以３ ／ 膜， ０ ０ ０ｒ 。 然后立即把基片 放 入 保 温 箱 ｍ ｉ ｎ 的转速旋涂 ４ ５ｓ 中在 １ 自 然 冷 却。 以 上 过 程 ２ ０℃ 下热处理 １ ０ｍ ｉ ｎ， 重复数次 ， 以使 薄 膜 达 到 需 要 的 厚 度 。 最 后 将 基 片 放入马弗炉中 ， 先在 ２ ， 再将温度 ５ ０℃ 下预热 １ ０ｍ ｉ ｎ 最终得到表面均匀的 升高到 ４ ５ ０℃ 持续保温 ２． ５ｈ， 薄膜样品 。 １． ２ 样品的分析与测试 用扫描电镜 （ 观 察 薄 膜 的 表 面 显 微 结 构， Ｓ ＥＭ） 采用 Ｄ Ｘ ２ ０ ０ ０ 型 Ｘ 射线衍射仪对样品进行 Ｘ Ｒ Ｄ测 － 检测条件为 ： 波长λ＝０． 试， Ｃ ｕ靶 Ｋ ａ １ 射线 ， １ ５ ４ ０ ５ ６ 扫描范围为 ３ ， 工作电流为 ３ 工作 ０ ° ０ ° ５ｍＡ， ｎ ｍ， ～８ 电压为 ４ 测 ０ｋ Ｖ。 使用 Ｘ 射线光电子能谱仪 （ Ｘ Ｐ Ｓ） 量了样品中离子的价态 。 用 Ｌ Ｓ ５ ５ 型荧光分光光度 － 计， 以激发波长 ３ ２ ５ｎ ｍ 的激发光对样品进行 Ｐ Ｌ谱 测量 。
ZnO薄膜的溶胶凝胶法制备工艺及其性能的研究
ｆｉｌｍｓ ｖｉａ
ＳＯＬ－ＧＥＬ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ．Ｉｎ
ｔｈｅ ｅｎｄ ｏｆ ｔｈｉｓ ｃｈａｐｔｅｒ，ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｍ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ
ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ ＺｎＯ ｆｉｌｍｓ ａｒｅ ａｌｓｏ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．
１．１
Ｚｎ０的基本物理性质和化学－Ｉ生质
Ｚｎ０的晶体结构
１．１．１
大部分ＩＩ．ＶＩ族的二元化合物通常是纤锌矿和闪锌矿两种结构。而对于 ＺｎＯ，则具有三种结构，分别是纤锌矿，闪锌矿和岩盐结构。其中最稳定的是 纤锌矿结构，绝大部分研究都集中在纤锌矿结构的ＺｎＯ上面，在后面所提到的 ＺｎＯ均是指纤锌矿结构。六方纤锌矿的ＺｎＯ结构如图１—１所示，它有一极性六 角轴ｃ轴，方向平行于Ｚ轴。初基原胞平行矢量ａ和ｂ位于Ｘ．Ｙ面，长度相等
ｔｈｅ ＵＶ ｒｅｇｉｏｎ．Ａｌｌ ａｂｏｖｅ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
ｏｎ
ａｎｄ
ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＺｎＯ ｈｉｇｌｌｌｙ ｄｅｐｅｎｄ
ｔｏ
ｔｈｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ ｑｕａｌｉｔｙ ＺｎＯ ｆｉｌｍｓ ｗｉｔｈ ｌｏｗ ｃｏｓｔ．Ｓｏｌ－Ｇｅｌ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｕｓｅｄ
究了预处理温度的不同对ＺｎＯ薄膜的结构和光学性质的影响。通过对ＺｎＯ薄
膜变温光致发光规律的研究，探讨了室温下ＺｎＯ薄膜的紫外光发射和可见光发 射的可能发光机理。
第六章，总结整个论文工作得到的重要结论，提出今后继续研究这一工作
的方向。
关键词：氧化锌薄膜，溶胶凝胶法，ｃ轴择优取向，光学性质
Ａｂｓｔｒａｃｔ
方向互成１２０。。
溶胶-凝胶法ZnO薄膜的制备及性能表征
第 １ 期
吉 林 大 学 学 报 （理 学 版 ）
Ｊｕｎｌ ｆ ｉｎＵ ｉ ｒｉ Ｓｉ ｃ ｄ ｉ ） ｏ ｒａ ｏ ｌ ｎ ｅｓｙ（ ｃ ｎｅＥ ｉｏ Ｊｉ ｖ ｔ ｅ ｔｎ
Ｖｏ． ０ Ｎｏ １５ ．１
２１ ０ ２年 】 月
Ｊｎ ２ １ ａ ０ ２
研 究 简 报
ｔ ｅ ｅ ｉ ａ ｓｒ ｎ ｅ ｂ ｏ ｐ ｉ ｎ ｏ ｈ ｅ ｒｂ ｎ ｄ ｅ ｏ ｉ ｃ ｏ ｉ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｂ ｎ ｇ ｐ ｏ ｈ ｌ ａ ６ ０ ｃ ｂ ｈ ｒ ｓ ｔ ｇ ｒａ ｓ ｒ ｔ ｎ ｔ ｅ ｎ ａ ａ ｄ ｅ ｇ ｆｚｎ ｘｄ ｎ ｈ ａ ｄ ａ ｆｔ ｅ ｆ ｍ ｔ ０ Ｉ ｙ ｏ ｏ ｉ ＝
Ａｂ ｔ ｃ ：Ｚ ｎ ｘ ｄ ｈ ｎ ｆ ｍｓ ｗ ｒ ｙ ｔ ｅ ｉ ｄ ｏ ｌｓ ｕ ｓｒ ｔｓ ｂ ａ ｓ ｏ ｏ — ｅ ｍｅｈ ｄ Ｔ ｅ Ｘ—ａ ｓ ｒ ｔ ｉ ｃ ｏ ｉ ｅ ｔ ｉ ｌ ｅ ｅ ｓ ｎ ｈ ｓ ｅ ｎ ｇ ａ ｓ ｓ ｂ ｔａｅ ｙ ｍｅ ｎ ｆｓ ｌｇ ｌ ｔ ｏ ． ｈ ｒ ｙ ａ ｉ ｚ
Ｔｈ ｎ Ｆｉ ｓｂ ｅ ｎ ｆＳ ｌＧｅ ｅｈｏ ｉ ｌ ｙ Ｍ ａ ｓｏ ｏ － ｌＭ ｔ ｄ ｍ
Ｘ Ｎ Ｃ ｕ —ｕ ， Ｈ Ｎ ｉ ｅ ， Ｉ ｈｎ —ｏ Ｊ Ｎ ａｙｎ Ｑ Ｎ Ｊ 。 ｎ Ｉ ｈ ｎｙ Ｚ Ａ ＧＪ— ＬＵ Ｃ ｅｇｙ ｕ ， Ｉ Ｇ Ｄ —ｏｇ ， Ｉ ｉ ｍｉ ｄ Ａ ｅ ｇ
ｄｆａｔ ｎ（ Ｒ ｉｒｃ ｏ Ｘ Ｄ）ｒｓｌ ｈｗ ｔａ ｔｅ ｇａ ｉ ｎｒａｅ ｉ ｈ ｎ ｒａｉｇｏ ｎ ｅｌ ｇｔｍ ｅａ ｒ ， ｆ ｉ ｅｕｔ ｓｏ ｈ ｔ ｈ ｒｉ ｓ ｅ ｉｃｅｓｄ ｗｔ ｔｅｉｃｅｓ ｆ ｎ ａ ｎ ｅ ｐ ｒｔ ｅ ｓ ｎ ｚ ｈ ｎ ａ ｉ ｕ ｗ ｉ ａ ｏｆｍｅ ｙｔｅｍ ｒｈｌｇ ｙａｏ ｃｆｒｅｍｉ ｏｃｐ Ａ Ｍ） ｈ Ｖ Ｖｓｒｓｌ ｈｗ ｔａ ｈｃ ｗ ｓｃｎｉ ｄｂ ｈ ｏｐ ｏｏｙｂ ｔ ｏｃ ｃ ｓｏ ｙ（ Ｆ ．Ｔ ｅＵ — ｉ ｅｕｔ ｓｏ ｈ ｔ ｈ ｒ ｍｉ ｒ ｓ
溶胶-凝胶法生长C轴择优取向的ZnO薄膜
溶胶-凝胶法生长C轴择优取向的ZnO薄膜摘要：在石英衬底上用溶胶凝胶法生长C轴择优取向的ZnO薄膜。
研究ZnO薄膜的结构、光学性质、电学性质。
ZnO薄膜的生长依赖于热处理条件。
ZnO薄膜的C轴的晶格常数和带隙宽度略大于ZnO晶体的。
薄膜和晶体的差异可能是由于颗粒边界和薄膜缺陷造成的。
关键字：ZnO薄膜、溶胶-凝胶、光学和电学性质1.引言ZnO是一种非昂贵的N型半导体材料，带隙宽度为3.3eV,晶体为六角纤锌矿结构（c=5.205,a=3.249）。
在衬底上沿c轴择优竖直生长的ZnO薄膜具有良好的压电性质。
在声表面波器件、体声波器件、声光器件、微电子技术系统方面有广泛的应用。
透明的掺Al、Ga等物质的ZnO薄膜具有良好到导电能力，在一些重要的设备中可代替ITO用作透明导电电极，同时，导电ZnO薄膜是良好的红外反射器，能作为能量窗口让高能红外线反射，低能红外线透过。
由于在氢等离子体中，ZnO薄膜具有比ITO更好的稳定性，ZnO薄膜可以用来制作氢化非晶硅太阳能电池。
除此之外，ZnO薄膜在半导体气体传感器方面也有研究前景。
ZnO薄膜的制备有多种方法，例如：溅射法（磁控双离子束）、喷雾热解法、金属有机物化学气相沉积法、离子束蒸发法、激光脉冲沉积法。
近年来，溶胶-凝胶法被广泛的应用制备ZnO薄膜，例如PT. PZT. KTN, BT薄膜，当然也包括ZnO薄膜。
在一般情况下，烷族作为原料用于溶胶-凝胶过程。
Okamura等人以zinc diethoxide 作为原材料用溶胶-凝胶法制备n-ZnO/p-Si异质结并研究ZnO薄膜的带隙。
但是，一个稳定的溶胶的准备工作是乏味的，陶瓷和金属醇盐的试剂是非常昂贵的。
此外，二甲基锌（DMZ）和二乙基锌（DEZ）非常活跃，暴露在空气中，有爆炸的危险。
因此，在制备薄膜时，用一些金属盐来取代金属醇盐，如乙酸、硝酸金属盐等。
乙酸锌，价格低廉，而且容易处理，已被用作化学气相沉积法、分子束外延法。
溶胶-凝胶法制备Li掺杂ZnO纳米薄膜及其表征
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟溶胶-凝胶法制备Li 掺杂ZnO 纳米薄膜及其表征非常丰富、价格低廉、无毒、化学稳定性较高、易实现掺杂等优点，因此在透明电极、平板显示器和太阳能电池领域得到了广泛的应用。
目前，许多薄膜制备技术可以用于ZnO 薄膜的生长，包括有磁控溅射(Magnetron Sputtering) 、脉冲激光沉积(Pulsed Laser Deposition) 、化学气相沉积(CVD) 、喷雾热解(Spray Pyrolysis) 、分子束外延(Molecular Beam Epitaxy) 、溶胶-凝胶法( So-lGel) 等。
其中，溶胶-凝胶法( So-lGel) 具有成膜均匀性好，与衬底附着力强，易于原子级掺杂，可精确控制掺杂水平等优点，而且无需真空设备，工艺简单，正受到薄膜研究人员的广泛注意。
掺杂可以有效的改进半导体的光电特性。
掺杂Al 元素制备出了性能良好的ZnO 薄膜和透明电极，Mg 掺杂可以改变ZnO 薄膜的禁带宽度，提高光学性能，掺杂Co，Ni，Mn 等可以制备出磁性材料，Pd 或Ag 掺杂ZnO 纳米粒子的光催化活性大幅度提高。
而有关碱金属掺杂ZnO 薄膜研究的报道比较少，有待进一步探索。
本文采用溶胶-凝胶法在石英玻璃衬底上使用旋涂法生长了结晶质量高、取向性好的ZnOBLi 薄膜，并着重研究了薄膜厚度对ZnOBLi 薄膜结构和光电性能的影响。
1、实验实验中采用的原料为分析纯的乙酸锌(Zn( CH3COO ) 2# 2H2O) 、无水乙醇( C2H5O ) 、乙醇胺( C2H7NO) 和氯化锂( LiCl) 。
称取10 g Zn( CH3COO) 2#2H2O，溶解于60 mL 无水乙醇，加入与Zn2+ 摩尔比为1B1 的乙醇胺作稳定剂，60 ℃回流搅拌1 h 后，再分别加入一定摩尔比的氯化锂( LiCl ) 粉末，60 e 回流搅拌1 h。
然后在空气中静置陈化5 d，得到不同掺杂的锌溶胶。
溶胶-凝胶法制备Na／Mg共掺ZnO薄膜的特性研究
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ
谱、 透射 光谱及 Ｐ Ｌ谱 的分析结果表明 ， Ｎａ ／ Ｍｇ共掺 有利 于提 高 Ｚ ｎ Ｏ薄膜 的结晶特性及 ｃ 轴择 优取 向性 。Ｎａ ／ Ｍｇ共
掺会使得 Ｚ ｎ Ｏ 薄 膜 的禁 带 宽度 增 加 ， 但 增 加 的 幅度 小 于单 独 掺 Ｍｇ引起 的 禁 带 宽 度 增 加 。 消 除 氧 空位 缺 陷后 ， Ｎａ ／
ＺＨ ＡＮＧ Ｃａ ｉ ｚ ｈ ｅ ｎ ，ＣＨ ＥＮ Ｙｏ ｎ ｇ ｇ ａ ｎ ｇ 。 ，Ｌ １ Ｕ Ｓ ｕ 。 ，Ｗ ＡＮＧ Ｙｏ ｎ ｇ ｓ ｈ ｕ ｎ
（ １ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ａ ｎ ｄ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ，Ｌａ ｎ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｊ ｉ ａ ｏ ｔ ｏ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ，Ｌａ ｎ ｚ ｈ ｏ ｕ ７ ３ ０ ０ ７ ０； ２ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ａｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ＆ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ， Ｌ ａ ｎ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｊ ｉ ａ ｏ ｔ ｏ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｌ ａ ｎ ｚ ｈ ｏ ｕ ７ ３ ０ ０ ７ ０ ；
Ｎａ ／ Ｍｇ ｃ ｏ － ｄ ｅ ｐ ｅ ｄ Ｚ ｎ Ｏ ｔ ｈ ｉ ｎ ｆ ｉ ｌ ｍｓ ｗ ｅ ｒ ｅ ｐ ｒ ｅ ｐ ａ ｒ ｅ ｄ ｂ ｙ ｓ ｏ ｌ － ｇ ｅ ｌ ｓ ｐ ｉ ｎ － ｃ ｏ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ．Ｂ ｙ ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ａ ｎ ａ －
溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜工艺优化及其压敏特性研究的开题报告
溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜工艺优化及其压敏特性研
究的开题报告
一、研究背景：
ZnO具有优良的光学、电学和力学性能，因此广泛应用于光电器件、气敏传感器、压力传感器等领域。
溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜具有工艺简单、效率高、成本低等优点，是目前制备ZnO薄膜的重要方法之一。
然而，当前对于溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜的研究还存在一些问题，如薄膜质量不稳定、制备工艺难以控制等，因此有必要对其进行进一步的研究。
二、研究内容：
本研究的主要内容为通过探究溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜的不同制备参数，如前驱体浓度、溶液pH值、热处理温度等，优化制备工艺，提高薄膜质量和稳定性；同时，通过压敏测试等实验，研究ZnO薄膜的压敏
性能，探索其在气敏传感器和压力传感器等领域的应用。
三、研究方法：
（1）溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜，通过SEM、XRD、UV-Vis等手段对薄膜进行结构表征和光电性能测试；
（2）改变制备参数，如前驱体浓度、溶液pH值、热处理温度等，
优化制备工艺，提高薄膜质量和稳定性；
（3）使用万能试验机测试制备的ZnO薄膜的压敏性能，分析其压
敏特性的来源；
（4）探讨ZnO薄膜在气敏传感器和压力传感器等领域的应用。
四、研究意义：
本研究通过优化溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜的工艺，提高其制备效率和薄膜质量，为制备高性能ZnO薄膜提供了基础研究；同时，对ZnO薄
膜的压敏性能进行研究，旨在提高传感器的灵敏度和稳定性，为气敏传感器、压力传感器等领域的应用提供有力支持。
溶胶—凝胶法制备ZnO：V和ZnO：Co薄膜及性能研究的开题报告
溶胶—凝胶法制备ZnO：V和ZnO：Co薄膜及性能
研究的开题报告
本课题拟采用溶胶—凝胶法制备ZnO：V和ZnO：Co薄膜，并对其性能进行深入研究。
具体研究内容如下：
1. 文献综述
首先，将对ZnO材料的性能、制备方法及溶胶—凝胶法的原理和特点进行综述；其次，对掺杂V和Co的ZnO材料的研究现状进行综述，并对其应用前景进行探讨。
2. 实验设计
(1) 制备ZnO：V和ZnO：Co薄膜
本课题将采用溶胶—凝胶法制备ZnO：V和ZnO：Co薄膜。
制备过程中，将控制溶液的pH值、温度、浓度等因素，以获得高质量的ZnO：V和ZnO：Co薄膜。
(2) 性能测试
将通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）、荧光光谱等方法，对其结构、形貌、吸收特性、荧光性能等进行表征和分析。
(3) 应用测试
将对ZnO：V和ZnO：Co薄膜的光电性能进行测试，包括光电转化效率、电阻率、电流密度等指标，并进行对比分析。
3. 参考价值
本课题将对ZnO材料的溶胶—凝胶法制备及掺杂V和Co的研究提供新的思路和方法。
此外，本研究还将通过对ZnO：V和ZnO：Co薄膜性能的研究，为相关应用提供实验依据和理论基础。
ZnO薄膜的新溶胶-凝胶法制备及其光学性能
ZnO薄膜的新溶胶-凝胶法制备及其光学性能陈颖;黄思玉;黄青贤【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2015(000)005【摘要】A novel Zn( AA) ( OH) 2 sol was prepared by both of zinc chloride and acetyl acetone reacted with sodium hydroxide to remove chloride in ethanol. Zinc oxide films had been deposited on glass slides surfaces using the prepared sol by dip-coating techniques. The crystal structures of the samples had been characterized by X-ray diffraction( XRD). The optical characterizations of the samples had been determined by ultraviolet-visible( UV-vis) spectrum. The results showed that the crystal structures of the prepared film samples were zinc oxide with hexagonal structure at 500 ℃, the average crystallite size of the zinc oxide film was 70~80 nm estimated from the Scherrer equation, the average bandgap of that film was 3. 17 eV.%氯化锌和乙酰丙酮在乙醇中反应得到乙酰丙酮(AA)络合锌溶液(即Zn(AA)Cl2),利用NaOH与Zn(AA)Cl2反应去除溶液中的Cl-,制得含锌的溶胶溶液。
溶胶-凝胶法制备K—N共掺ZnO薄膜的结构及光学特性
利用 Ｘ射 线衍 射仪 （ ｘ ＲＤ， Ｐ ｈ ｉ ｌ ｉ ｐ ｓ Ｘ’ Ｐ ｅ ｒ ｔ ） 分析 薄 膜的晶体 结 构 ； 采 用 场 发 射 扫 描 电 子显 微 镜 （ Ｆ Ｅ — Ｓ Ｅ Ｍ， Ｈｉ ｔ ａ ｃ ｈ ｉ Ｓ 一 ４ ８ ０ ０ ） 观测 薄膜 的表 面形 貌 ， 附带 的能 量散 射 Ｘ射线 谱 （ Ｅ ＤＸ， Ｉ ＮＣ Ａ３ ０ ０ ） 对 薄膜 的成 分 进行 分析 ； 利用 荧光 分 光光 度 计 （ Ｓ ＨＩ — ＭＡＤ Ｚ Ｕ Ｒ Ｆ 一 ５ ４ ０ ） 分 析薄 膜 的光 致 发 光 （ Ｐ Ｌ ） ； 采用紫外分光光度计 （ Ｔ Ｕ １ ９ ０ １ ） 测试 薄膜 的反 射谱 。
光谱 ； 溶 胶一 凝 胶 法 中 图 分 类 号 ： ０４ ７ ２ 文 献标 识码 ： Ａ
ＤＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ Ｏ １ ＿ ９ ７ ３ １ ． ２ ０ ｌ ３ ． ２ ２ ． ０ ２ ０
２ 实 验
２ ． １ Ｚ ｎ Ｏ 薄膜 的 制备 实验 选 用 乙 酸 锌 ［ Ｚ ｎ（ ＣＨ。 ＣＯＯ） ・２ Ｈ Ｏ
张振 兴 ， 张 海军 ， 廖 梦舟 ， 周 华 ， 谢二 庆 ， 潘孝 军
（ 兰 州大 学 物理 科 学 与技术 学 院 ， 甘 肃 兰州 ７ ３ ０ ０ ０ ０ ）
摘 要 ： 采 用 溶胶一 凝胶 法在 Ｓ ｉ （ １ ０ ０ ） 衬 底上生长 了 Ｋ 与 Ｎ 共掺 的 Ｚ ｎ Ｏ 薄膜 ， 并 用 Ｘ射 线衍 射 仪 、 扫描 电
胶 。衬 底 使 用 低 阻 硅 片 （ ｎ Ｓ ｉ （ １ ０ ０ ） ， ０ ． ８ ～ １ ． ２ ｆ ｔ・ ｃ ｍ） ， 旋涂 参数 为转 速 ３ ５ ０ ０ ｒ ／ ａｉ ｒ ｎ 、 时间 ３ ５ ｓ ， 每 次 旋 涂 的胶 膜 在 １ ５ ０ ℃下 预处 理 ３ ０ ｍｉ ｎ ， 重 复旋 涂 ３次 ， 然 后 在管 式 电பைடு நூலகம்炉 Ｏ。 氛 围下 ５ ０ ０ ℃热处 理 １ ２ ０ ｍｉ ｎ 。
溶胶-凝胶法制备ZnO：Sn(TZO)薄膜
电阻率 的 Ｚ Ｏ：ｎ（ Ｚ ）薄膜 。利 用 ｘ射 线衍射 仪 （ Ｒ 、 描 电子 显微 镜 （ Ｅ 、 ｎ Ｓ ＴＯ Ｘ Ｄ） 扫 Ｓ Ｍ） 四探针 及 紫
外 一可 见分光光度 计（ Ｖ—Ｖ Ｓ 等手段 ， 究 了不 同 ｓ 杂浓度 对薄膜 的 晶体 结构 、 面形貌 、 Ｕ Ｉ） 研 ｎ掺 表 电
ｉ ｍｓｈ ｖ ｅ ｎ ｐ ｅ ａ ｅ ｎ ｃ ｍｍｏ ｌｓ ｕ ｓｒ ｔｓ ｂ ｏ ｆｌ ａ ｅ ｂ ｅ ｒ ｐ ｒ ｄ ｏ ｏ ｎ ｇ ａ ｓｓ ｂ ｔａ ｅ ｙ ｓ ｌ— ｇ ｌｓ ｉ ｏ ｔｎ ｔ ｏ ｅ ｐｎ ｃ ａ ｉ ｇ ｍｅ ｈ ｄ． Ｔｈ ｎ ｕ ｎ ｅ ｏ ｅｉｆ ｅ ｃ ｆ ｌ
第 １ 卷 第 ４期 ６
２１ ０ ０年 ８月
功 能材 料 与 器 件 学 报
Ｊ ＲＮＡＬ Ｏ ＵＮ Ｔ ０ＮＡ ＯＵ ＦＦ Ｃ １ Ｌ ＭＡＴ ＲＩ Ｌ Ｅ Ａ Ｓ ＡＮＤ ＤＥ Ｃ Ｓ ＶＩ Ｅ
Ｖ０ ． ６． ． １ １ Ｎｏ ４ Ａｕｇ， ０１ ．２ ０
文章编号 ：０ ７— ２ ２ ２ １ ） ４— ３ ４— ５ １０ ４ ５ （ ０ ０ ０ ０ ９ ０
Ｓ ｉｎ ， Ｉ ｉｇ ，Ｇ ｉ ｈ ｎ ＵＮ Ｈｕ— ａ Ｌ Ｕ Ｊｎ ＡＯ Ｍｅ— ｅ ｚ
（ ｃ ｏｌ ｆ ｈ ｓ ａ Ｓ ｉ ｃ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ， ａｚｏ ｎｖｒ ｔ，ａ ｚｏ ３０ ０ Ｃ ｉａ Ｓ ｈｏ ｏ ｙｉ ｌ ｃｅ ｅａｄＴ ｃ ｎｌ ｙ Ｌ ｎｈｕ Ｕ ｉ ｓ ｙ Ｌ ｎｈｕ７ ０ ０ ， ｈｎ ） Ｐ ｃ ｎ ｏ ｅｉ
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（ＡＺＯ）ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ ａｒｅ ｅｍｅｒｇｉｎｇ ａｓ ａｎ ａｌｔｅｍａｔｉｖｅ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｃａｎｄｉｄａｔｅ ｆｏｒ ＩＴＯ （Ｓｎ．ｄｏｐｅｄ Ｉｎ２０３）ｆｌｉｍｓ ｒｅｃｅｎｔｌｙ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅｉｒ ｃｏｍｐａｒａｂｌｅ ｏｐｔｉｃａｌ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｔｏ ＩＴＯ ｆｉｌｍｓ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅｉｒ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈｅｒｍａｌ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｔｏ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｐｌａｓｍａ ｔｈａｎ ＩＴＯ．
电子科技大学硕士学位论文
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ（ＺｎＯ）ａｓ ａ ｗｉｄｅ ｂａｎｄ－ｇａｐ（３．３ｅＶ）ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｗｉｔｈ
ｗｕｒｔｚｉｔｅ ｃｒｙｓｔａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．ｉｓ ｇａｉｎｉｎｇ ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｏｓｓｉｂｌｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａＳ ａ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｌａｓｅｒ，ｄｕｅ ｔｏ ｉｔｓ ｈｉｇｈ ｅｘｃｉｔｏｎ ｂｉｎｄｉｎｇ ｅｎｅｒｇｙ ｏｆ ６０ ｍｅＶ．Ａ１·ｄｏｐｅｄ ＺｎＯ
ｆａｃｔｏｒｓ ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｓｏｌ－ｇｅｌ ｆｉｌｍ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ａｒｅ ｄｏｐａｎｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｌａｙｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ
ｆｉｌｍｓ
电子科技大学硕士学位论文
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：
ｓｏｌ—ｇｅｌ；ＺｎＯ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ；ＡＺＯ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ；ｃ—ａｘｉｓ ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ； ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ
以下将就ＺｎＯ的晶体结构和基本性质、制备方法及研究应用等方面做简要 介绍，为进一步了解纳米ＺｎＯ薄膜奠定基础。
电子科技大学硕士学位论文
１．２ ＺｎＯ薄膜的特点
ａｎ
◇ｏ Ｃａ 甜．∞
Ｃ
▲爪● ，● ；● ■ｒ
ａ
图１．１ ＺｎＯ的结构不意图
ＺｎＯ是６ｍｍ点群对称的六角晶系纤锌矿晶体。锌原子占据层与氧原子占据层 交替排列“１。若是以氧原子（或锌原子）位于整个六角柱大晶胞的各个角顶和底 心以及组成六角柱的六个三角柱中相隔的三个三角柱的体中心，形成与六角密堆 积相似的配置，而锌原子（或氧原予）可以看成是填塞于半数氧原子（或锌原子） 的四面体中心。实际上，每个离子的环境不具有精确的四面体对称性。在六角或 Ｃ轴方向上最近邻的间距与其它三个方向的相比有点小。晶格常数０１ ａ＝３．２４９Ａ， ｃ＝５．２０２ Ａ，ｃ／ａ＝１．６０１。在Ｃ轴方向上，近邻的锌离子与氧离子间的距离ｄ＝１．９６Ａ， 其余三个方向上为１．９８＾。纤锌矿结构可以看成是由平行于（０００１）面的Ａ—Ｂ “原子偶层”构成，其有效离子电荷约为卜１．２，这样就产生了一个极性的Ｃ轴
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅ ｔｈｅ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ ｂｅｈａｖｉｏｒ，ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｏｆ ｔｈｅ ＺｎＯ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ．Ｉｔ ｉｓ ｒｅｖｅａｌｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｅ—ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｔｏ ｔｈｅ
电子科技大学 硕士学位论文 溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜 姓名：周英 申请学位级别：硕士 专业：材料物理与化学 指导教师：李言荣
20050101
电子科技大学硕士学位论文
摘要
宽禁带ＺｎＯ半导体为直接带隙材料，具有六方纤锌矿结构，较高的激予束 缚能（６０ｍｅＶ），室温下带隙宽度为３．３ｅＶ。高质量的外延ＺｎＯ薄膜的制备己成 为宽禁带半导体集成器件的关键技术。ＺｎＯ不仅是继ＧａＮ之后紫外发射材料研 究的又一个研究热点，而且近年来ＺｎＯ薄膜作为ＩＴＯ薄膜的很有发展前景的替 代材料，正引起人们日益广泛的关注。掺杂Ａｌ的ＺｎＯ（ＡＺＯ）薄膜，由于具有 与ＩＴＯ薄膜相比拟的对可见光的高透过率和高电导，又因其在氢等离子体的高 稳定性等优点，已成为替代ＩＴＯ透明导电薄膜的研究热点。
制备ＺｎＯ薄膜的方法有很多如溅射、化学气相沉积、脉冲激光沉积、分子 束外延、溶胶一凝胶法等等，然而从实际应用的角度，这些方法大多需要真空设 备，成本相对较高。而溶胶一凝胶法则避免了这点，并能在各种基片上制备均匀 掺杂的薄膜。
本论文研究了在载玻片和ｓｉ基片上，溶胶一凝胶法工艺条件对薄膜的结晶、 取向状况以及薄膜形貌等的影响，并探讨了溶胶一凝胶法制各ＺｎＯ薄膜过程中， 工艺条件对其性能的影响，以此改善工艺条件来优化薄膜结构。还研究了掺Ａ１ 的ＺｎＯ薄膜的结构性能与电阻率、透射率之间的关系。
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。
躲盟导师徘 （保密的学位论文在解密后应遵守此规定）
蔓至≮
日期：２，ｏ－ｏＦ年ｆ月２牛日
电子科技大学硕士学位论文
第一章绪论
１．１引言
氧化锌（ＺｎＯ）属于六角晶系６ｍｍ点群，具有纤锌矿结构，是一种新型的ＩＩ一 Ⅵ族宽禁带半导体材料。氧化锌的优越性能主要是强烈的紫外吸收和低阀值高效 光电特性，显著的量子限域效应，紫外激光发射以及压电、光催化以及载流子传输 等方面的性质。因而氧化锌薄膜在半导体光电器件的集成和微型化领域占有重要 的地位‘“。
ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｖｉｔｙ ｗｅｒｅ ｆｏｕｎｄ． ｘ．ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ０（ＲＤ）＇ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（ＳＥＭ），ａｔｏｍｉｃ ｆｏｒｃｅ
ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ（ＡＦＮＤ ａｎｄ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ－ｖｉｓｉｂｌｅ（ＵＶ－ｖｉｓ）ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ
签名：闺英
日期：２幻ｆ年ｆ月２弘日
关于论文使用授权的说明
本学位论文作者完全了解电予科技大学有关保留、使用学位论文
的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁
盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文
的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或
扫描等复制手段保存、汇编学位论文。
同时运用透射光谱和四探针测试仪等对掺Ａｌ的ＺｎＯ薄膜光电性能以及能带 结构进行了研究，得升高。随着Ａｌ掺杂浓度的增大光学能隙增大。此外 合适的掺杂浓度和涂膜层数对电阻率的降低也很重要。
关键词：溶胶一凝胶法； ＺｎＯ薄膜； ＡＺＯ薄膜；Ｃ轴择优取向： 电阻率
ｓｉｌｉｃｏｎ ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｎ ｔｈｅ
ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ，ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｌｍｓ．Ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｆｉｌｍｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ
Ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｍａｎｙ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ＺｎＯ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｓｐｕｔｔｅｆｉｎｇ，
ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＣＶＤ），ｐｕｌｓｅｄ ｌａｓｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＰＬＤ），ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｂｅａｍ ｅｐｉｔａｘｙ（ＭＢＥ）ａｎｄ ｓｏ ｏｎ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｆｒｏｍ ａ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｓｔａｎｄｐｏｉｎｔ，ｔｈｅｓｅ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｈａｖｅ ｔｈｅ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ｎｅｅｄ ｆｏｒ ｖａｃｕｕｍ ａｐｐａｒａｔｕｓ．Ｙｅｔ，ｔｈｅ ｓｏｌ—ｇｅｌ ｍｅｔｈｏｄ ｎｏｔ ｏｎｌｙ
除了溶胶一凝胶法外，这些技术大多需要真空设备，生产成本高，不易实现 工业化生产。溶胶一凝胶法是从纳米单元开始，在纳米尺度上进行反应，最终制 备出具有纳米结构特征的材料，是制备纳米材料的特殊工艺。并且，溶胶一凝胶 法制备纳米材料，具有工艺简单、易于操作、成本低的特点，己成为制备ＺｎＯ 薄膜的一种极受欢迎的化学制膜方法，且越来越受到人们的关注０３。
ｃ－ａｘｉｓ ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｓ ３００℃．Ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｉｌｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｓｏＩ
ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ．ｐｏｓｔ－ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｈｅ ｔ１１ｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｌｍｓ ａｎｄ ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｖｉｔｙ ｗｅｒｅ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．
掺杂Ａ１“的氧化锌薄膜（ＡＺＯ薄膜）是一种很有前景的材料，可以有效的取 代透明导电薄膜ＩＴＯ，用于太阳能电池（主要用作透明电极和窗口材料），等离 子体显示器以及建筑玻璃、汽车玻璃、冰柜玻璃等民用方面。
目前，已经研究开发了许多ＺｎＯ薄膜的生长技术，有真空蒸发镀膜法、溅射 镀膜法、射频反应离子镀膜法、喷射热解法、化学气相沉积法、脉冲激光沉积法、 溶胶一凝胶法等方法。
Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｕｇｇｅｓｔ ｔｈａｔ ａｔ ｈｉｇｈｅｒ ｐｒｅ—ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ ｔｈｅ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｉｓ ｈｉｇｈ，ａｓ