ZnO薄膜的掺杂Al性能研究
薄膜厚度对Al掺杂ZnO薄膜性能的影响
LXe / u一 , Ⅳ Qn— u C l i i i y n, U —l g L n
( c ol f c n e , nn U iesyo eh o g , nnZ uh u4 2 0 ,C ia S ho o S i cs Hu a nvri f c nl y Hu a h zo 1 0 8 h ) e t T o n Abta t T eZ O: 1Z O)fms i ieet hc n s w r dp se ngassbt t s gaD eci s c: h n A ( A r i t df rn i es e e oi d o l u s ae ui C rat e l wh f t k e t s r s n v
Al掺杂原子分数及退火温度对ZnO薄膜光学特性的影响
加入 A 中, 制成 0 4mo 的溶 液 C。实 验 中以蓝 宝石 ( 0 1 Al0 调 . l 0 0 ) 。 3作 为衬底 , 用旋 转 涂 覆技 术 进 行 涂膜 , 采 先在 较低转速 下 向衬 底滴 加溶 液 , 然后在 40 0rmi 0 / n的转 速 下 旋 转 3 , 成 的 湿 膜在 3 0℃ 下预 处 理 1 0 S形 0 5
Al 杂原 子 分数 及 退火 温 度 对 掺 Z O薄 膜 光 学特 性 的影 响 n
薛书文 , 祖小涛 , 陈美艳 , 邓 宏。 向 霞 , 徐 自强。 ,
( .电子 科 技 大 学 应 用 物理 系 ,成都 6 0 5 ; 2 1 1 04 .湛 江 师 范 学 院 物理 系 ,广 东 湛 江 5 4 4 ; 2 0 8
mi , n 然后进行 第二 次涂 膜 , 复多 次 ( 反 本实 验采用 1 膜 ) 直 至达到 所需厚 度 。最 后 , 2层 , 将样 品 在空 气 中于 5 0 5
还 原气 氛 中进 行 , 而在 Ar 惰性 气 体气 氛 中的退 火研究 较少 。
本 文利用 溶胶凝 胶法 在 (0 1 A1O 衬底 上制备 了 Z O: 薄 膜 , 品在 Ar 氛 中进 行 了 6 0 9 0℃ 00) 。 。 n Al 样 气 0~ 5
不 同温度 的退 火处理 , 室温 下测 量 了样 品 的光致发 光光谱 、 收光谱 和透 射光谱 , 究 了掺 杂 原子 分 数 和 退火 吸 研
比 Ga 2 V) N( 5me 大很 多 , 这使 得 Z O 在室温 下可 以实现 激 子发 光 。Z O薄 膜结 晶质量 对其 光 电特 性 有很 大 n n
掺杂Al对DC反应溅射ZnO薄膜的影响
A1 lme tt r e s n t e i i a t g fAId p n ,t e i t r p a a it n e h p ia e r c ie i d x a d t e e n a g t .I h n t l a e o o i g h n e - ln rd s a c ,t e o t lr f a t n e n h e i s c v b n — a h n e in f a ty a d g p c a g d sg ii n l .Th n s AI o t n n r a e ,t eo t a e r c i ei d x a d t e b n - a h n e c e ,a n e ti c e s s h p i l fa t n e n h a d g p c a g c c r v so y n h n e - l n r it n er a h sa s a l a u f . 6 n l wl ,a d t ei t r p a a sa c e c e t b e v l eo 2 m.Th n l s sr v a t a l o o e t d 0 6 ea a y e e e l h tal f p d A1 — d a o r vd a re s d n r ,a d t e r s l lo i d c t h t t e c n u t i ft e f ms man y d p n s o h ms p o i e c r i sa o o s n h e u t a s n ia e t a h o d c i t o h i i l e e d n t e s v y l c ri rl c l a i n c u e y t e l tie d fc s a re ai t a s d b h a t ee t . o z o c Ke r s Z O i ; e i t iy r a t n s u t r y wo d : n f m r ss i t ; e c i p te l v o
Al掺杂ZnO薄膜的微结构及光学特性研究
mi , 射 功 率 为 1 0 , 积 时 间 1 , 底 温 度 n溅 0W 沉 h 衬
2 0 。并 进行 4 0 真 空退 火 1 。样 品 的结 构 特 性 0℃ 0℃ h 用英国 Bd e e公 司 制 造 的 B dD1多功 能 X射 线 衍 射 ee
仪 ( RD; u = 0 1 4 5 n 进 行 表 征 ; 品 的 表 面 X C Ka . 5 0 6 m) 样
文 章 编 号 :0 19 3 (O O 0 —3 70 1 0 -7 1 2 1 ) 81 1 —4
1 引 言
近 年来 , 人们 开始 对 Z O 薄膜 , 别 是 A1 杂 氧 n 特 掺
形 貌 采用 扫描 电子 显 微 镜 ( E S M) 进行 观察 ; 薄膜 的可
化锌 ( o) 膜研 究有 了浓厚 的兴 趣 。大部 分 文献 报 AZ 薄 道 , 溶 胶一 胶 和 射 频 磁 控 溅 射 等 方 法 l 可 制 备 用 凝 _ 1 AZ 薄膜 , 射 频溅 射 法 制备 AZ 薄 膜 所 用 靶 材 为 O 且 O Z O: n A1陶瓷 复合 靶 。与此 不 同 , 笔者 采 用 将 高纯 度
孟 军 霞 等 : 掺 杂 Z O薄 膜 的 微 结 构 及 光 学 特 性 研 究 Al n
退火温度对Al掺杂ZnO薄膜结构和性能的影响
收稿 日期 :2 1 6 1 0 卜0 — 2
ห้องสมุดไป่ตู้
基金项 目 :湖南省教育厅科研基金资助项 目 ( 9 3 1 0C 2 ) 作者简介 :李雪勇 ( 9 3 ,男 ,湖南嘉禾人 ,湖南工业大学讲 师 ,中南 大学博士生 ,主要从事光 电功能薄膜材料 的研究 , 17 -)
第 2 卷 第 5期 5 21年 9 01 月
湖
南
工
业
大
学
学
报
Vo .5NO 5 1 . 2 S p 01 e .2 1
J u n l f n n Un v r i f c n l g o r a o Hu a i e s yo h o o y t Te
退火温度对 A 掺杂 Z O薄膜结构和性能的影响 l n
物 (rnp rn cn ut go ie C t sae t o d c n xd ,T O) a i 薄膜也 随之
ZA )在 可见 光 区域内具有 较高 的透射 率 和较 低 的 O 电阻率 ,与 I O薄膜相 比,Z T AO薄膜 中的 Z O价格 n 便宜 ,来 源丰 富 ,无 毒 ,在氢 等离子 体 中的稳定 性
Ab ta t h n AI Z sr c :T eZ O: ( AO )f ms r e o i do ls b t ts yu igaDC a t ema n to p t r i ed p s e nga s u s ae s r ci g erns ut — l we t s r b n e v e
s n等材料 自然储量少 ,且 IO薄膜制备 工艺复杂 、成 T
本高 、有 毒 、稳 定性 差 ,从而 限制 了它 在实 践 中的 广泛使用 。A 掺杂 的 Z O透 明导 电薄膜 ( n A1 l n Z O: ,
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。
Al_N共掺杂制备ZnO薄膜及其性能研究
总酚 0.0227 0.2041 -0.113 -0.0113 -0.2228 0.0387 -0.5993
总黄酮 0.1514 0.1555 0.0386 0.036 -0.4488 0.1378 -0.5993
白藜芦醇 -0.0732 0.1845 -0.0039 -0.2102 -0.173 -0.1516 0.0223
半峰宽、2θ 衍射角、衍射峰强度
衬 底 温 度 (℃)
FWHM(°)
2θ(°)
Intensity
RT
0.4143
34.71
306.667
150
0.2985
34.76
6976.67
250
0.2842
34.81
12760.56
300
0.2752
34.89
14833.33
2012 年第 32 期(总第 47 期)
的离子获得更高的能量来优化组合,使结晶效果变好。 而随着温度进
一步提高,分子的蒸发影响了薄膜的结晶和表面特性的进一步提高。
通过 Scherrer 公式的计算,列出表 1,给出了所制备的 N 掺杂 ZnO
薄膜的结构参数。
(下转第 46 页)
表 1 不同衬底温度下制备的 Al-N 共掺杂 ZnO 薄膜的
项目与课题
Science & Technology Vision
科技视界
2012 年第 32 期(总第 47 期)
Al- N 共掺杂制备 ZnO 薄膜及其性能研究
(1.牡丹江师范学院
黑龙江
赵文海 1,2 李敏君 1 赵祥敏 1 张 伟 1 牡丹江 157012;2.牡丹江师范学院新型碳基功能与超硬材料省级重点实验室
Al—N共掺ZnO:Co纳米薄膜的制备及其性能研究
Al—N共掺ZnO:Co纳米薄膜的制备及其性能研究利用共溅射技术在石英玻璃衬底上沉积前驱体氮化物,在真空优于4×10-4Pa 时、对前驱体氮化物分别在450℃、550℃、650℃温度下热氧化45min后获得Al-N共掺杂ZnO:Co薄膜,利用XRD分析薄膜样品呈六方纤锌矿结构,氧化温度为650℃结晶质量最好;使用双光束紫外/可见分光光度计测量薄膜的吸收谱,计算得到在热氧化温度为450℃、550℃、650℃下制得的薄膜样品带隙分别为3.18、3.06、3.10eV;利用振动样品磁强计对样品的磁性进行测试,结果表明样品在室温下具有铁磁性,当热氧化温度为450℃时,磁学性能最好。
标签:共溅射;热氧化;Al-N共掺;光学带隙;磁学特性1 概述ZnO作为一种透明的宽带隙半导体材料,其禁带宽度约为3.37eV,室温下具有60meV的激子结合能使其在光电应用方面有着广阔的前景[1-3]。
自从Dietl 等[4]和Sato等[5]通过理论计算认为过渡金属(Mn、Fe、Co和Ni等)掺杂的ZnO基DMS(Diluted magnetic semiconductors)可能具有高居里温度的铁磁性以来,因其能同时利用电子的电荷属性和自旋属性,使ZnO基DMS被认为是制作下一代半导体自旋电子器件的主要材料[6]。
文章用热氧化[7]辅助磁控溅射[8]实验制备了N掺杂的ZnO基稀释磁性半导体[9-12],这种制备方法是以Zn3N2薄膜作为前驱体,通过调节氧化参数来控制样品中N的含量,且提高了Co在ZnO中的固溶度、降低了C、H等元素的污染,同时抑制了ZnO的水解反应,优化了ZnO的性质,分析了样品的结构、光学与磁学性质。
2 实验采用JDZ045CB01型磁控溅射与电阻炉联合系统,利用射频、直流共溅射的方法在石英玻璃衬底上沉积Al-N共掺ZnO:Co薄膜,具体过程分为两步。
第一步为溅射:射频溅射靶材为ZnAl合金靶(纯度为99.99%,其中Al的含量为0.1%)其尺寸为Φ60mm×5mm、溅射功率为70W,直流溅射靶材为Co 金属靶(纯度为99.99%),溅射功率为8W。
Al-Y共掺杂ZnO透明导电薄膜制备及光电性能研究
3 6
中山大学学报 ( 自然科学版 )
第5 0卷
1 实
验
偏离 ,衍射峰强度逐渐减弱。这与文献 中报道的掺 杂效果类似_ 。由于 A¨和 Y z “ 的掺杂替 l l 3对 n 代造成晶格畸变 ,掺杂浓度越大 ,晶格畸变现象也
以 乙酸锌 ( n ( H C O ・ H 0) 为原 料 , z C ,O ) 2
Y共 掺杂 Z O透 明导 电薄 膜 ,研 究 掺 杂 浓 度 对 薄 n
共掺 杂 ,A 、G l d共掺杂 ,A 、z 共 掺杂 ,A 、c l r l r
膜 晶体结构 、透光性及导电性的影响。探讨薄膜的 结构与透射率 ,及导电性能之间的关系。
共掺杂和 A 、c 共掺杂 Z O薄膜等 J l 0 n ,而未见
-
y 0 为掺杂剂源 ,配制成前驱体溶液 ,使溶液 中
总 的金 属离 子浓 度为 05mo L . l 。配制 的溶 液稳定 、 /
透明。通过旋涂成膜方法 , 将前驱体溶液均匀地涂 覆在载玻片上。匀胶转速为 300rmn 0 i,时间 3 / 0
s 。为 达到所 需 的膜厚 ,薄 膜 的制 备 过 程 采 取 多次
收稿 日期 :2 1 0—0 0 0—1 1
基金项 目:国家 自然科学基金资助项 目 ( 17 0 0 17 07 ;广东省 自然科学基金资助项 目 ( 2 10 00 3 7 6 16 1 ,6 12 2 ) ¥0 1 10 19 ) 作者简介 :阳生红 (9 6年生 ) 16 ,男 ,博士 ,副教授 ;通讯 作者 :张 日理 ;E m i t y@ma.yu e ua - a :s zl l s i ss.d .n l
第5卷 0
21 年 0 1
不同掺Al 3+浓度的ZnO:Al薄膜性能研究
t s t n e i ut voe—ibe r in j hg e h O% wj h p — d p g c o a y g te r mia c la il vs l e o S i r ta 8 n a t n r t i g h n t y oAl o i .ac mp i h h n n n
葛启函,邓 宏,陈 航,徐 自强
( 电子科技 大学 微 电子与 固体 电子学 院 成都 6 05 ) 10 4
【 摘要 】采用溶胶一 凝胶法制备Z O:I A 薄膜 ,得到 了不同掺Al 浓度 的Z O薄膜; 利用x射 线 衍 射 仪 分 析 、 原 n A( O) Z A 子 力 显 微 镜 、 紫外一 可见分 光光度计及 四探针 法等仪 器与方法对 其性 能进行 了测试.通过分析 比较 ,得 出所制备 的Z AO薄 膜 为多晶纤锌矿结构 ,薄膜表 面平整 、晶粒致 密均匀;A 掺杂能提 高其导 电性 能:低掺 杂时 ,薄膜在 紫外一 见光范围的 1 可 透过率超过8 %,并伴有蓝移现 象产生 ;高掺杂时,其透过率无明显增加 ,但蓝移现 象加剧 ,最 大蓝移量达30 l . O 4 n n 关 键 词 Z OA 薄膜 ; AH 杂; 溶胶凝胶 法: 表 面结构: 光 电 能 n :I I掺 性 中图分类号 T 4 B3 文献标 识码 A
tep o et fZ h r p r o AO hn fl s T r u h a ay i dc mp io . ee a e h n me aC eo tie : y ti m . h o g lssa o a s n h r m f rp e o n a b ban d ZAO i n n r ’ t n tj m s rp e ys l e to a oy r sal eh x g n l rzt t cu e.h u fc f h AO i hnnl e a db o- l p r g meh dh sp lcy tl e a o a ti s u tr tes ra eo eZ n i wu e r t tn h
Al-N共掺杂型ZnO薄膜的制备及其性能研究
1 1
A - 共 掺 杂 型 Z O 薄 膜 的 制 备 及 其 性 能 研 究 I N n
St dy o 1N — o d—y u fA — Co— pe — pe ZnO l s a — d t Fim nd TherPr pe te i o r is
d p d Z O i r e t n t ec n i o h twh n t eS l e st s0 5 lL,A1N d p d d n o e n f mswe eb s h o dt n t a e h O n i wa . mo / l o i d y 一 o e e —
U ni e st Ta gs n 0 3 09, e e , v r iy, n ha 6 0 H b i Chi ) na
摘 要 : 用 溶 胶 一 胶 法 制 备 了 Al 采 凝 — N共 掺 Z O 薄膜 。用 x射 线 光 电子 能 谱 检 测 Al 共 掺 杂 情 况 ; x 射 线 衍 射 仪 、 n ~ N 用 原
mir — o ph o y a p ia o r i so hi n ffl r t e c o m r ol g nd o tc lpr pe te ft ski d o ims we e s udid,u i y X a f r c o sng b r y dif a t m
许 莹, 王 娟 , 玉博 窦
( 北理工 大 学 材料学 院 河北 省无机 非金 属 河 材 料 重点实 验室 , 河北 唐 山 0 3 0 ) 6 0 9
XU n W ANG u n, Yig。 J a DOU _ o Yu b
( e e o i e Ke bo a o y o no ga i nme alc M a e il , H b iPr v nc y La r t r fI r n c No t li t ra s Cole e ofM a e i sSc e e a l g t ral inc nd Engi e i ne rng, be lHale Waihona Puke e hni He iPo yt c c
Ag、Al掺杂对ZnO薄膜结构和光学性能的影响
h v n b iu ma lrga n s e a d g p b o d nn n b op i n e g l e s i . w v r h r r p o i o cu in a i g o vo s s i r i i ,b n — a r a e i ga d a s r t d e b u h f Ho e e ,t e e ae o p s e c n l s s e z o t t o o o e I ( hn f ms n Ag d p r Zn )ti l . i
A ̄ r e : n I d p d Z O t i l e e p e a e n ga s s b t t s b w id ห้องสมุดไป่ตู้ f s l e t o s a t Ag a d A o e n hn f ms w r rp rd o l s u s a e y t o k n s o o — l meh d ,w ih w r i r g hc ee
c a a tr e y X— y df a t n l a voe p cr mee . ti fu d t a h r r i e e c s b t e n t o k n s o o —e h r ce z d b r i r ci ,u t — ilts e t i a f o r o t r I s o n h tte e ae d f r n e e w e w i d fs lg l
me h d n sr e m‘lp o e te , b tc n l so s o o i lprpete g e t a h o h r t o s o tu t a r p ri s u o c u i n n pt o ris a r e wih e c t e .Tha sA1d p d Zn t i l s ca ti 一 o e O h n f m i
掺杂与非掺杂ZnO薄膜的对比分析
掺 杂 与 非 掺 杂 ZnO薄 膜 的 对 比 分 析
黑龙江商业职 业学院
【 摘要 】Z n O'  ̄
赵文海
电导率、高可 见光 区透射率等特 点,z n o薄膜 在透明导电材料Ⅲ ( r c o ) 领域如太阳能电池、半导体 激光器 D ) 、发光二极管 E D ) 等光 电嚣件上得
纯Z n 0 薄膜 l A 1 一 N 共掺Z n O 薄膜 l
薄膜 的表面形貌和粗糙度 问题 ,一直是人 杂 ,Z n O 都会有高度的c 轴 择优 取向。 们关注 的研究课题 ,它是 制备高质量薄膜器件 为 了进一步研究,我们还测试 了A 卜N 共掺 的基础 。图2 — 1 是在S i 衬底上A I - N 共掺杂Z n O 薄 杂Z n 0 薄膜与Z n 0 薄膜在 ( 0 0 2 ) 衍射 峰的2 0衍射 膜和 纯Z n O 薄膜的A F M 平面视 图。从平面 图中可 角和 半峰 宽( F w 删) ,如表 3 一 l 所示 。 以看 出,未掺杂 Z n O 薄膜 晶粒 间存在大 量的 空 表3 - I A I - N 共掺杂Z n O 薄膜与Z n O 薄膜的2 0衍射 角、 隙,表 面颗粒大小和形状 的规 则性 比较差 。而 衍射蜂强度和半 峰宽 T a b . 3 - 1 T h e a n g I e 2 8. t h e di f f r a c t i o n p e a k 在A 卜N 共 掺杂Z n O 薄 膜晶粒膜 面更光滑 ,结 晶 i n t e n s i t y a n d h aI f p e a k w i d t h o f AI — N c o — d o p e d 更致 密。 Z n O t hi n fl J m s a n d Z n O f i I m s 为了进一步讨论 ,我们还测试 了A l — N 共掺 杂Z n 0 薄 膜和纯 Z n 0 薄膜 的粗糙 度 ,如表 2 — 1 所
Er/Yb/Al掺杂ZnO薄膜的结构与形貌研究
E2 3 Y 2 ,粉 末 混 合 高 温 烧 结 而 成 , n 、 r 和 bO 0 ZO A2 3E2 3 Y 2 3 1 、r0 和 bO 粉末 的纯度 均 达 9 .9 , O 99 % 靶
E2 3Y 2 3ZO A23 110:.5 :. 6的掺 r :bO :n : 1 = :.340445 0 O 4 杂 ZO靶。从样品掺杂量 , n 我们可以看 出,b Z / l Y / nA 它们 3种 物质 的质量 比例 是不 变 的 , 只有 E 元 素 的 r
含量发 生了的变化 。
0 引 言
Z O是一种优 良的宽带 隙 Ⅱ. n Ⅵ族 n型半 导体
材料 , 格 常 数 : =b=0 34 9 n C=0 50 晶 a . 2 6 m, . 2
(0 ) 向性生 长。Z O的原料 易得、 02取 n 廉价 、 无毒 , 性能 稳定 , 是最 具开 发潜 力 的新型功 能 材料之 一 , 被 广泛应用于表面声波器材、 气体传感器 、 太阳能电池
子或离子 , 改变 Z O的晶体结构和能带结 构, n 使掺 2 1 薄膜 结构分 析 . 杂 Z O有了不同于本征 Z O的新特性 , Z O材料 n n 是 n 研究方 向之 一。本 文采 用 R F磁控 溅射 法, s 在 i (0 ) 10 衬底上制备 了 Z O薄膜和 E/ b A 掺杂 的 n rY / 1 Z O 研究 Z O薄膜和 E/ bA 掺 杂的 Z O 的结 n, n rY / I n 构和表面形貌 , 分析掺杂元素对 Z O薄膜结构 和表 n 面形 貌产 生 的影响 。 图1 为样品 s 、3 S 2s 、4的 X D衍射图, 2 = R 在 0 4 .。5.。 66附近出现了衍射峰, 76 , 4 , .o 6 7 这些衍射峰分 别对应于 Z O薄膜的(0 ) (1 ) (0 ) n 12 、10 、22 晶面衍射 峰。其中:1 ) (0 峰是最强的, 1 ) 2 以(0 为基准, 1 ) 2 (1 0
ZnO材料的性质及其薄膜研究现状
ZnO材料的性质及其薄膜研究现状【摘要】近几年,ZnO作为宽禁带半导体受到人們越来越多的重视。
和目前最成功的宽禁带半导体材料GaN相比,ZnO具有很多优点。
本文综述了ZnO材料的主要性质,并深入探讨了ZnO薄膜的研究现状。
【关键词】ZnO薄膜;应用近几年,由于短波长激光二极管LD激光器在信息领域具有很大的应用前景,人们对宽禁带半导体的研究产生了极大的兴趣。
目前已经制造出GaN和ZnSe基的蓝光发光二极管和激光器。
蓝色发光器件的研制成功,使得全色显示成为可能,而且可以制作出高亮度和高效率的白光发射器件。
用GaN制造的蓝光激光器可代替GaA红外激光器,使光盘的光信息存储密度大大提高,这将极大的推动信息技术的发展。
但这些蓝光材料也有明显的不足,ZnSe激光器在受激发射时容易因温度升高而造成缺陷的大量增殖,所以寿命很短,而GaN材料的制备需要昂贵的设备,缺少合适的衬底材料,薄膜需要在高温下生长,难度较大,找到性质与之相近的发光材料,并克服GaN材料的不足,这个工作具有十分重要的意义。
ZnO材料无论是在晶格结构,晶格常数还是在禁带宽度上都与GaN很相似,对衬底没有苛刻的要求而且很容易成膜。
同时ZnO材料在室温下具有高的激子束缚能约60meV,在室温下激子不会被电离可以获得有效地激子发射。
这将大大降低室温下的激射域值。
目前国内外关于ZnO材料的研究正蓬勃发展,覆盖面十分广阔。
本文综述了ZnO材料的主要性质,并深入探讨了ZnO薄膜的研究现状。
一、ZnO的性质1、ZnO薄膜的光电性质ZnO是一种宽禁带的n型半导体材料,具有优良的光电性质。
其光电性质与化学组成、能带结构、氧空位数量及结晶程度密切相关[1]。
在适当的制备条件及掺杂下,ZnO薄膜表现出很好的低阻特征。
B.Joeph等人[2]利用化学喷雾沉积法在沉积温度为450℃及真空煅烧的条件下,制得厚度为175nm的未掺杂ZnO薄膜的电阻率仅为3某10-3Ωm,而T.Schuler等以ol-gel法制备的厚度为174nm的掺Al等杂质的ZnO的电阻率也仅为5某10-3Ωm。
退火对Al掺杂ZnO薄膜材料结构性能和表面形貌的影响研究
a n ai g o h tu t r lp o e t s a d s r a e mo p o o i s o n A1fl s we e su id b sn n e l n t e sr cu a r p r e n u f c r h l g e f Z O: m r t d e y u i g n i i
薄膜为六角纤锌矿 晶体结构,具有很高的沿 C 轴的( 2 o ) o 择优取向,随退火温度的升高或退火时间的 适当延长,衍射峰的半高宽减小、强度增强,晶粒尺寸增大。结果表 明,通过适当控制退火温度和退
火 时问可 以得到 高质 量的 Z O: 薄膜 。 n A1 关键词 :退 火;Z O: 薄膜 ;X一 线衍 射 ( R ) 子力 显微 镜 ( F ) n AI 射 X D ;原 AM
第 3 卷 第 1 期 2 1 21 0 0年 1 月 1
红 外 技 术
I fae e h o o y n rdT c n lg r
V l3 NO 1 0 _ -2 .1
NOV 20l . 0
< 材料 与 器件 >
退火对 A 掺杂 Z O 薄膜材料结构 性能和 表面形貌 的影响研 究 l n
宋立媛 ,唐 利斌 ,姬 荣斌 ,陈雪梅 ,李雄 军
( 明物 理 研 究 所 ,云 南 昆 明 6 02 ) 昆 5 2 3
摘要:采用无机盐溶胶 一 凝胶方法在载玻 片衬底上制备 了Z OA 薄膜 ,利用 x射线衍射 ( R 和 n :I X D)
原子 力显微镜( F ) 究 了退 火 温度和 退火 时 间对 Z OA1 AM 研 n : 薄膜 结构 和形 貌 的影响 。 结果 显 示, n AI Z O:
hv h e a o a w r i s u tr a d a pee e -xs(0 )oi tt n p re dc l o te a e te h x g n l ut t t c e n rfr d Ca i 0 2 r nai e n iua t h ze r u r e o p r
不同浓度La掺杂ZnO薄膜光学特性的研究
(. 1 通2 吉林师范大学 物理学院 , 吉林 四平 16 0 ) 3 00
摘 要: 用凝胶溶胶(0 — e) sl g1法在普通截玻 片和 s上 生长 了稀土 L 掺杂 Z O薄膜 , i a n 稀土 L¨ 离子和 z 浓度摩 尔比分 a n q
离子等摩尔的单 乙醇胺 , 置于反应釜中于 6 ℃条件 0 下搅拌 1 , h 形成无 色透 明均质溶胶 , 陈化 7 h后均 2
匀涂 膜 , 然后 将样 品分别 置 于箱式 电阻炉 中退火 , 普 通 玻 璃 衬 底 和 S 底 退 火 温 度 分 别 为 50 、 i衬 5℃
w v 】 n tl m a e e g }n ) (
为 l ,% ,%. % 2 3 通过 x射 线衍射仪 ( R ) 紫外可见分光光度计 ( v )原子力显微镜( F 、 XD 、 us、 A M)光致发光( L 等 对薄膜的结构、 P)
光学特性、 形貌进行表征 , 结果显示不同浓度 I 掺杂的 Z O薄膜均为六角纤锌矿 结构 , J a n 薄膜表面颗粒均 匀平整 , 随着掺杂 浓度的
3 4 掺杂 浓度 对样 品发 光特 性的 影响 .
图 4是 L 掺杂 Z O薄膜 90C a n 0 c 下退火 的光致 发光光谱. 从图中可以看出不同浓度的 L a掺杂 Z O n 薄膜都具有较好 的发光特性 , 随着掺杂浓度 的提 且 高, 紫外 发光 峰 向短 波方 向移 动 , 与 透射 光谱 观 察 这
提高, 掺杂 Z O薄膜的紫外发光峰 出现 蓝移现 象. h n
关键词 : L 丑掺杂 ;n Z O薄膜 ; 发光特性 ; 面形貌 表
中图分类号 : 49 文献标 志码 : 文章 编号 :0 8—77 ( 00 o o 2 06 A 10 94 2 1 )4一 0 4一o 2
Al掺杂ZnO薄膜的
第一章绪论
触摸屏及其发展概述
自20世纪70年代,美国军方发明触摸屏以来,触摸屏技术已经得到相当大的发展[1]。因触摸屏与显示器制成一体,操作方便,使用灵活,输入速度快,效率高。无需再通过键盘和鼠标输入,仅用手指或笔接触屏幕上的图形、表格或提示标志,便可达到点击鼠标的效果,完全摒弃了累赘的输入附件和繁琐的输入方式[2]。触摸屏可取代键盘、光笔、操纵杆、滚球、鼠标器等操作装置。因其输入非常直观便捷,使得人机交互非常简便,因此被广泛应用在电子行业中的各个领域。特别是近年来随着各种电阻式触摸屏手机和电容式触摸屏手机[3]的不断推出,使得以轻巧、简便为代表的电阻式触摸屏和电容式触摸屏成为个人电脑与数字设备输入的潮流,不远的将来触摸屏输入将会发展成为信息显示产品的主流技术之一,潜在的市场需求非常巨大。
触摸屏的发展现状
触摸屏作为一种方便、实用的输入设备,在消费类电子产品领域的应用已经成为趋势,特别是常见于手机和平板电脑等手持设备中。从上节可知,目前常用的触摸屏有电阻式触摸屏、电容式触摸屏、红外线式触摸屏、表面声波式触摸屏这四种。前两种触摸屏由于它们的装置体积较小,相对精度可以做的更高,因此适合于体积小巧的消费类电子产品等便携设备。后面两种触摸屏有体积较大或者价格昂贵等缺点,所以不适合在便携性、性价比等要求较高的消费类电子产品上应用[17]。
电容式触摸屏虽然有很多优点,但是它对环境的要求比较高。当环境湿度、温度、电场发生变化时,都会引起电容屏的触摸坐标的不准确,而且电容屏的原理决定触摸的物体必须是导体,触摸屏才能识别。
3)红外线式触摸屏介绍
红外线式触摸屏是一种光学传感设备,在触摸屏的四周安装红外线光源与探测器[15]。工作时,红外线光源发出红外光在整个框内形成一个红外触摸网格区,当手指伸进这个区域内时,就会阻断某个网格上的红外线,从而探测器探测到一个坐标,如图1-4所示。
本征和Al3+掺杂ZnO薄膜的特性研究
Ab t a t Z O: i l s r r p r d o eg a s u s ae y S l 1 eh d T e e f cso A1 s r c : n Al h n f m ep e a e n t ls b t t s o — t o . h fe t f ” t i we h s r b Ge m d p n o c n r t n o e sr cu a . p i a n l crc l r p r e fZ O: l swe e su i d b o a tc n e ta i n t t t r 1 o t la d ee tia o e t s o n Al m r t d e y o h u c p i i f X a i r c i n AF . - s b o p i n s e tu a d Ha l fe t T er s l d c td t a e O: r y d f a to . M UV Vi s r t p cr m n l e r c . h e u t i ia e t h f a o sn h t Zn Al
(0 ) 02 择优取向,A 掺杂并没有 改变 Z O的晶体结构 ,只是 A 取代 了Z ;掺杂前后薄膜样 品均 I n l n 在 Z O 带边吸收的位置有较强的吸收而在可见光范围吸收较小;并且 当 A 掺杂浓度为 1 % ( n 1 . 5 摩
尔百分 比)时所获得 的Z OA 薄膜具有最小的电阻率,为 2 Q. n :1 6 c m。 关键词:Z OA 薄膜;X射线衍射;紫外一 n :1 可见光吸收光谱;霍尔效应 中图分类 号 :T 1 N2 5 文献标 识码 :A 文 章编号 : 10 .8 1 0 20 .2 60 0 18 9 ( 1)50 5 .4 2
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(2)可适用于多种涂膜材料,包括各种合金化合物;
(3)适用于各种不同的基材和形状;
(4)可实现大面积镀膜。[3]
此方法的缺点:
(1)绝缘靶会使基板温度上升;靶子的利用率低,这是因为靶子侵蚀不均。
(2)不能直接地实现强磁性材料的低温高速溅射。
Al掺杂ZnO薄膜的意义
通常ZnO存在各种缺陷,它们严重影响了半导体材料的电学和光学性能。未掺杂ZnO材料通常表现为n型导电特性,一般认为是由于氧空位和间隙锌等本征点缺陷的存在而导致的。近年来,由于Al掺杂的ZnO薄膜(ZAO)具有与ITO薄膜相比拟的光电性能,即可见光区的高透射率和低电阻率,同时又因其价格较低以及在氢等离子体中的高稳定性等优点,已经成为替代昂贵的ITO薄膜的首选材料和当前透明导电薄膜领域的研究
掺Al并没有改变ZnO薄膜的晶体结构,而是取代了Zn的替位掺杂。ZAO薄膜具有c轴高度择优取向的六方纤锌矿结构,配位数为4。对ZAO薄膜的光电子能谱(XPS)分析表明,薄膜中Al以Al3+的形式存在,Zn以Zn2+,O以O2-的形式存在。俄歇能谱分析表明,薄膜中Zn与O的原子比在整个厚度中基本保持不变,其值大于1,说明薄膜内处于缺氧状态。在ZAO薄膜中Al3+对Zn2+的部分替换使ZAO薄膜的晶格常数c发生了变化,但薄膜仍然表现为c轴高度择优取向。
热点之一。
通过采用溶胶-凝胶方法在玻璃上制备ZAO薄膜,用SEM对薄膜进行表征得出不同铝掺杂浓度下薄膜的表面形态,用XRD表征生长的取向,研究了不同浓度和热度处理的条件对薄膜取向和结晶的影响,可以发现氧化锌压电薄膜的性能发生了影响:1%铝掺杂浓度条件下ZAO薄膜的结晶性与微观组织结构,其c轴择优取向性较好;在进行热处理100ºC并退ห้องสมุดไป่ตู้600ºC以上的条件下制备出的ZAO薄膜,其c轴取向都较优,单晶结晶较好,且光学透射性能较佳。
在ZnO中掺杂Al之后,可以形成ZnO:Al(ZAO)薄膜。由于ZnO晶体结构比较开放,半径较小的组成原子容易变成间隙原子,Al的离子半径为0.53埃,比锌的离子半径(0.74埃)小,所以Al原子容易成为替位原子而占据Zn原子的位置,也容易成为间隙原子而存在。在ZnO中掺Al之后,其导电性能大幅度提高,电阻率下降,而且在可见光区的平均透过率在85%以上,完全可以与ITO薄膜相媲美。
至今ZnO和ZAO薄膜有很多种制备方法,其中包括:磁控溅射法、脉冲激光沉积(PLD)、分子束外延(MBE)、化学气相沉积(CVD)、超声喷雾热解及溶胶凝胶法(Sol-gel)等制备工艺。其中,磁控溅射应用较为广泛和成熟。磁控溅射法(Magnetron sputtering)是研究最多和应用最广泛的方法。制备ZnO薄膜时,是以Zn或ZnO为靶,而在ZAO薄膜的磁控溅射过程中,靶材可以用Zn/A1合金靶,也可用ZnO/A12O3氧化物陶瓷靶,在O2或O2/Ar气氛下,利用磁控射频溅射,将其沉积到基片上的方法。磁控溅射法的优点:
ZnO薄膜的掺杂Al性能研究
ZnO薄膜是一种具有广泛应用前景的材料,国际上也涌现出许多以ZnO为研究重点的科研小组,开展了许多相关的科研工作。ZnO薄膜由于量子空间局域作用使得大量电子被束缚在晶界处,表现出很强的界面效应,使其比体材料及其它金属氧化物材料有更高的导电率,透明性和传输率。氧化锌薄膜作为一种优异的光电和压电相结合的电子信息材料,它在压电转换,光电显示以及集成电子器件等方面有广泛的应用。拥有优良的压电特性,一直在SAW器件中的到应用。此外还可用作紫外光探测器,发光器件,传感器件,太阳能电池的透明电极等。
ZnO压电薄膜具有很好的性能,在实际应用领域里具有非常重要的地位。ZnO薄膜作为一种良好的半导体器件,可以与多种半导体器件实现集成化,因此受到人们的极大关注,具有广阔的发展前景。对应于不同器件的制作要求,选用不同的生长方法得到高质量的ZnO薄膜,同时改进器件的制作工艺,提高器件质量将仍是今后其研究的重点。C轴取向和表面粗糙度对薄膜压电特性有很大影响,高度c轴取向生长和表面粗糙度较小的,ZnO薄膜表现出更好的压电性质。同时掺杂的研究如铝和锂的掺杂能一定程度改观ZnO压电薄膜的某些特性,从而使ZnO压电薄膜更好的在实际中得到应用。元素掺杂带来的性能上的改良和新应用也是当今ZnO压电薄膜的研究热点。ZnO压电薄膜还有巨大的发展和研究空间,其性能更是有待突破传统的ZnO压电薄膜性能,进入新的研究领域和新的突破。