不同改性过程对氧化锌薄膜的光学及亲水性能的影响
氧化锌薄膜的掺杂及性能研究
氧化锌薄膜的掺杂及性能研究陈雪娇（鞍山宁远工业经济管理委员会，辽宁鞍山 114013）摘要：ZnO作为一种新型宽禁带半导体材料，不仅原料丰富、无毒，而且光电性、压电性、气敏性等性能优异，容易实现掺杂。
ZnO薄膜及其掺杂所具有的诸多特性，使其在太阳能电池、发光二极管、激光二极管、紫外探测器等领域有极大的研究价值，尤其是p型掺杂的实现大大拓宽了其应用的领域。
关键词：氧化锌薄膜；结构性能；电学性能；光学性能：ATN304 ：1009-2374（2015）36-0055-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.36.0261 概述ZnO晶体是六方纤锌矿结构的Ⅱ-Ⅳ族宽禁带直接带隙半导体材料。
因其紫外受激发射强度随温度升高而淬灭，一直不被人们重视，直至在室温下观测到纳米结构的微晶薄膜的光泵激光发射，因其激子结合能（60meV）比GaN（28meV）、ZnS（39meV）高很多，并且在室温（26meV）及更高温下稳定工作，制备温度比GaN低一倍，因而避免了膜与衬底间原子在高温下产生互扩散。
因此ZnO很快成为人们继GaN之后热门研究的短波半导体材料。
ZnO薄膜透明导电，纯ZnO及其掺杂薄膜光电性能优异，可应用在太阳电池、半导体激光器件、紫外与红外光阻挡层、压电器件、液晶显示、气体敏感器件等领域，有较好的产业化前景。
ZnO 薄膜呈n型极性半导体，天然具有锌间隙和氧空位，其掺杂分为n型掺杂和p型掺杂。
制备高质量的ZnO薄膜可采用以下方法：脉冲激光沉积（PLD）、化学气相沉积法、射频磁控溅射法、溶胶凝胶法、金属锌膜氧化法和分子束外延法。
PLD法设备结构简单且操作调节方便，此法对制备高质量的氧化物薄膜更有效，采用纯金属合金做靶材制备出薄膜的金属成分接近于靶材，且纯金属靶材比金属氧化物陶瓷靶材制作工艺简单而且便宜，由于激光作用下产生的等离子体能量较高，能在较低的基体温度或室温下沉积出AZO薄膜。
衬底温度对ZnO薄膜的结构和光学特性的影响
衬底温度对ZnO薄膜的结构和光学特性的影响宿世臣;吕有明;张吉英;申德振【摘要】利用等离子体辅助分子束外延(P-MBE)设备在蓝宝石衬底上通过改变生长温度,制备了不同的ZnO样品.研究了衬底温度对ZnO的结构、光学和电学性质的影响.样品的晶体结构利用X射线衍射谱进行表征.X射线衍射谱表明,所有的ZnO样品都是(002)取向的六角纤锌矿结构.随着生长温度的升高,X射线的(002)衍射峰的半峰全宽逐渐减小.样品的表面形貌随着衬底的温度改变而变化,在800℃得知了平整的ZnO表面.通过光致发光的实验得知,ZnO的紫外发光随着生长温度的升高,强度逐渐增强.光致发光的来源为ZnO的自由激子发光.在生长温度为800℃时,得到了高质量的ZnO单晶薄膜,X射线衍射峰的最大半峰全宽为0.05°,霍尔迁移率为51 cm2/(V·s),载流子浓度为1.8×1018 cm-3.【期刊名称】《发光学报》【年(卷),期】2011(032)007【总页数】4页(P736-739)【关键词】氧化锌;等离子体辅助分子束外延;光致发光【作者】宿世臣;吕有明;张吉英;申德振【作者单位】华南师范大学光电子材料与技术研究所,广东广州510631;中国科学院激发态物理重点实验室长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;深圳大学材料科学与工程学院,广东深圳518060;中国科学院激发态物理重点实验室长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院激发态物理重点实验室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】O482.31ZnO作为一种宽禁带半导体材料,最大的用途在于短波长半导体激光,可作为白光LED的基础材料。
ZnO有很高的激子结合能（60 meV）[1],远高于其他宽禁带半导体材料,如 GaN的为 25 meV,也高于室温的热能（26 meV）,ZnO激子在室温下是稳定的,可以实现室温或更高温度下的激子受激紫外辐射发光。
zno表面羟基
zno表面羟基全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：ZnO表面羟基是指氧化锌（ZnO）表面上的羟基基团。
氧化锌是一种重要的半导体材料，具有多种应用领域，如光伏产业、光电子设备、催化剂等。
其表面上的羟基对其性能和应用具有重要影响。
本文将探讨ZnO表面羟基的形成原理、性质以及对材料性能的影响。
ZnO表面羟基的形成主要是由于ZnO在空气中与水蒸气发生反应生成氢氧化锌（Zn(OH)2），然后再转化为ZnO和水。
这个过程中会产生大量的羟基基团，使ZnO表面具有一定的亲水性。
ZnO的晶格结构中也存在一些氧空位，这些氧空位上结合了氢原子，形成羟基。
ZnO表面羟基是由吸附的水分子和晶格氧空位上的羟基组成的。
ZnO表面羟基的存在对材料的性能有着重要的影响。
ZnO表面羟基可以增强ZnO材料的稳定性。
由于ZnO是一种氧化物材料，在空气中容易发生氧化反应。
而表面羟基可以有效地屏蔽ZnO表面，减少氧化反应的发生，从而提高ZnO的稳定性。
ZnO表面羟基还可以影响ZnO的电子结构和光学性质。
羟基基团的存在会改变ZnO表面的能带结构，影响其导电性和光学吸收性能，从而影响ZnO材料的光电性能。
ZnO表面羟基还可以影响ZnO与其他材料的界面特性。
在ZnO 与其他材料（如金属、有机物等）接触时，表面羟基会与其发生相互作用，影响界面的结合方式和能级对齐。
这种表面羟基对ZnO材料与其他材料之间的相互作用起着重要的调控作用，影响器件的性能和稳定性。
ZnO表面羟基是ZnO材料中的重要组成部分，对ZnO材料的性能和应用有着重要的影响。
未来的研究可以进一步探讨ZnO表面羟基的形成机理和影响因素，以及如何通过控制表面羟基来调控ZnO材料的性能和应用。
希望本文可以对ZnO表面羟基的研究有所帮助，促进ZnO材料的进一步发展和应用。
第二篇示例：氧化锌（ZnO）是一种广泛应用的半导体材料，具有优异的光电性能和化学稳定性。
在近年来的研究中发现，ZnO表面存在着丰富的羟基（OH）基团，这些羟基对ZnO的光电性能和化学性质起着重要作用。
生长温度对磁控溅射ZnO薄膜的结晶特性和光学性能的影响
3 国家自然科学基金 (批准号 :50240420656) 资助的课题. › E-mail :qyzhang @dlut . edu. cn
3期
孙成伟等 : 生长温度对磁控溅射 ZnO 薄膜的结晶特性和光学性能的影响
1391
本文采用反应射频磁控溅射方法 ,在 Si 基片上 成功地制备了具有高 c 轴择优取向的 ZnO 薄膜. 利 用原子力显微镜 (AFM) 、X 射线衍射 ( XRD) 、透射电 子显微镜 ( TEM) 、电子探针 ( EPMA) 、Raman 散射等 薄膜表面形貌和结构表征技术 ,比较系统地研究了 沉积温度对 ZnO 薄膜的生长行为和结晶性能的影 响. 研究结果显示 ,随着沉积温度的变化 , ZnO 薄膜 的生长行为和结晶质量在 500 ℃之后发生了比较明 显的改变. 结合光致荧光光谱 ( PL) 和透射光谱等光 学性能分析方法 ,我们发现 ,正是 ZnO 薄膜的生长 行为的变化 ,导致 ZnO 薄膜光学特性的不同. 此外 , 我们还探讨了沉积温度对 ZnO 薄膜的结构状态 、缺 陷状态等因素的影响及其在 ZnO 薄膜的光致荧光 发射中的作用.
ZnO薄膜的制备及其光学性质的研究
山东建筑大学硕士学位论文
关键词：ＺｎＯ薄膜，射频磁控溅射，光波导，Ｘ一射线衍射，ｃ轴取向
山东建筑大学硕士学位论文
Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＺｎＯ Ｆｉｌｍｓ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ
Ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ（ＺｎＯ）ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ＩＩ－ＩＶ ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｗｉｔｈ ａ ｗｉｄｅ ｄｉｒｅｃｔ ｂａｎｄ ｇａｐ ｏｆ ３．３ｅＶ ａｔ ｒｏｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ａ ｌａｒｇｅ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｂｉｎｄｉｎｇ ｅｎｅｒｙ ｏｆ ６０ｍｅＶ．ＺｎＯ ｆｉｌｍｓ ｈａｖｅ ｍａｎｙ ｒｅａｌｉｚｅｄ ａｎｄ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｍａｎｙ ｆｉｅｌｄｓ， ｓｕｃｈ ａｓ ｓｕｒｆａｃｅ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｗａｖｅ ｄｅｖｉｃｅｓ，ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ，ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒｓ，ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ，ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｄｅｖｉｃｅｓ，ｇａｓ ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ ｐｌａｎａｒ ｏｐｔｉｃａｌ ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ，ｅｔｃ，ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅｉｒ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｏｐｔｉｃａｌ ａｎｄ ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ，ｗｉｔｈ ｗｉｄｅｓｐｒｅａｄ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｉｎ ｓｈｏｒｔ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ ｄｅｖｉｃｅｓ，
TiO_2_SiO_2薄膜的光催化活性和超亲水性能
T iO2-SiO2薄膜的光催化活性和超亲水性能Ξ于向阳ΞΞ程继健(华东理工大学无机材料研究所,上海 200237)摘要:采用溶胶凝胶法在普通玻璃表面制备了均匀的T iO-SiO2光催化薄膜,并研究了SiO2含2量对T iO2光催化性能和超亲水性能的影响。
对罗丹明B的光降解实验表明,加入少量的SiO2可提高T iO2薄膜的光催化性能,过多的SiO2降低了T iO2光催化活性。
但超亲水性的实验则表明,加入量提高了玻璃表面的超亲水性能。
较多的SiO2关键词:二氧化钛;二氧化硅;光催化活能;超亲水性中图分类号:T Q171.73+9 文献标识码:A 文章编号:1000-2871(2001)03-0038-05 The Photocatalytic Activity and Super-H ydrophilicProperty of TiO2-SiO2FilmsYU XiangΟyang,CHENG JiΟjian(Research Institute of Inorganic Material,East China University of Science&T echnology,Shanghai,200237,China) Abstract:T iO2-SiO2films are coated on the surface of glass by s ol-gel process.E ffects of the am ount ofSiO2addition on the photocatalytic activity and super-hydrophilic property of T iO2are investigated.Resultsof photodecom posing Rhodamine B show that a small am out of SiO2addition im proves the photocatalytic ac2tivity of T iO2;however,a larger am ount of SiO2addition im proves the super-hydrophilic property of T iO2.K ey w ords:T itania;Silica;Photocatalytic activity;Super-hydrophilic property1 前言自从1972年T iO2光催化特性由日本藤 昭教授发现以来,以其为代表的光催化材料已得到广泛的研究,利用T iO2光催化材料对环境中各种污染物的明显去除效果已引起世界的广泛关注。
纳米二氧化硅表面改性的研究
等通过原位 表面改性制备
入三口瓶中, 然后加入甲苯和钛酸酯偶联剂 , 搅拌并 超声振荡 , 而后升温至指定温度, 回流, 然后抽滤 , 洗 涤, 放入烘箱中干燥 , 制得改性后的纳米 SiO2。 ( 3) 硬脂酸改性纳米 S i O2 将一定量的硬脂酸和 NaOH 置于三口瓶中, 加 入适量开水, 升温搅拌, 待硬脂酸和 NaOH 全部溶解 加入一 定量的 纳米 SiO2。恒温 搅拌一 定时 间, 抽 滤, 用无水乙醇洗 去表面的有机 物, 再用水 洗涤一 次, 干燥, 即制得改性后的纳米 S i O 2。 1 4 改性效果的表征 ( 1)亲油化度的测定 将 1g 改性后的纳米 S i O 2 粉体置于 40mL 蒸馏 水中 , 然后逐滴地滴定甲醇, 当漂浮在水面上的粉体 完全润湿后, 记录甲醇的加入量 V ( mL ) , 则 亲油化度 = ( V / 40+ V ) ∀ 100 % ( 2)吸水率的测定 将 1 000g 改性后的产品均匀铺洒在表面皿上, 然后放入盛有适量水的干燥器中 , 放置一定时间后, 称量并计算粉体增加的质量 m, 按下面的公式计算 其吸水率。 吸水率 = (m / 1 000) ∀ 100 %
充效果, 所以 , 有必要对其进行表面改性。目前, 采 用硅烷偶联剂、 钛酸酯偶联剂对纳米 S i O2 进行表面 改性的研究有报道 , Zh iW en W ang 等
8!
以超临界
CO 2 为溶剂、 以钛酸酯偶联剂 NDZ 201 为改性剂对 纳米 SiO2 进行了表面改性 , 修饰后纳米 S i O 2 由亲 水变为疏水, I R 和热重分 析表明纳米 S i O 2 和钛酸 酯偶联剂主要 是通过化学键相互作用的。 Yan lo ng T a i等
粉体置于40ml蒸馏水中然后逐滴地滴定甲醇当漂浮在水面上的粉体完全润湿后记录甲醇的加入量yml则亲油化度v40y1002吸水率的测定将10009改性后的产品均匀铺洒在表面皿上然后放人盛有适量水的干燥器中放置一定时间后称量并计算粉体增加的质量m按下面的公式计算其吸水率
不同浓度的Nd掺杂对氧化锌的光学性质的影响
１计算方法
２ 结 果 与分 析
在线 性 响 应 范 围 内 ，由固体 物 理 的知 识 得 知 ： 光 的 复介 电 函 数 可 用 以下 式 子 表 示 为 ：ｓ （ ） ： （ ） ＋ （ ） ， （ ） ＝ ｎ （ ｃ ＆－ （ ）
和 （ ＝ ２ ｎ （ ） （ ｍ ） ， 由复介 电函数可 以计算 出函数 的虚 部 、实 部 、 吸收 系数 和反 射系 数 ， 其表 达式 分别 为 ：
氧 化锌 是 一 种 宽禁 带 直接 带 隙 半 导体 ， 具有 电子漂 移 饱 和 度 高 、介 电常 数 小 、 导 电性 能好 等 特 点 。近 年来 ，由于稀 土 元 素具 有 独 特 的光 学 性 质 ， 在 实验 上 和理 论 上 对 稀土 掺 杂 Ｚ ｎ Ｏ的 光学 性 质 的研 究 引起 人 们 的广 泛 兴 趣 。 由于氧 化 锌 是 宽禁 带 半 导体 ， 成本 低 ， 制备 工 艺 简单 。 因此 ， 稀 土元 素掺 杂 氧 化 锌 在 制备 光 电器 件 方 面 具 有 广 阔 的应 用 前 景 。 在 理 论上 ，Ｅ ｕ掺 杂 Ｚ ｎ Ｏ具有 优 质 的物 理 性 质 和 化学 性 质 。在 实 验 上 ，Ｅ ｕ掺杂 Ｚ ｎ Ｏ 已经 被用于 平板 电视 等 显示 设备 。 通 过 理 论研 究 发 现 ， 不 同浓 度 的 稀土 元 素 掺杂 氧 化 锌 可 以 使 得 氧化 锌 光 电性能 产 生 相 当显 著 的变 化 。然 而 ， 理 论 上 对 不 同浓度 Ｎ ｄ 掺杂 对氧 化锌 的 光学性 质 的影 响研 究甚少 。 在 本文 中 ， 基 于 密度 泛 函理 论 通过 第 一性 原 理计 算主 要 研 究 了稀 土元 素 Ｎ ｄ 掺杂 Ｚ ｎ Ｏ的光 学 性 质 的研 究。 首先 比较 了其 中一种 掺 杂 浓 度 和 纯净 Ｚ ｎ ０体 系 的介 电函 数 、吸 收系 数 和 反 射系 数 ； 接着分析 了 不 同掺杂 浓 度 体 系 的介 电函数 ；最后 ， 计 算 了不 同掺 杂 浓 度 体 系 的 吸收系 数 。 所 有 的计 算工 作 都 是基 于 密 度 泛 函理论 的第 一 性 原理 计 算
氧化锌-基纳米薄膜的制备与性能研究的开题报告
氧化锌-基纳米薄膜的制备与性能研究的开题报告
题目：氧化锌-基纳米薄膜的制备与性能研究
一、研究背景和意义
氧化锌(ZnO) 作为一种重要的半导体材料，在光电器件、传感器、太阳能电池、发光二极管等领域具有广泛应用。
纳米材料作为一种特殊的材料，其尺寸效应、量子
效应和表面效应等特性赋予了其在电子学、光电学等方面独特的性能。
因此，氧化锌-基纳米薄膜具有很大的前景和应用价值。
近年来，氧化锌-基纳米薄膜制备技术不断研究，为其应用开发提供了更加广阔的空间。
二、研究内容和方法
本研究的主要内容是利用物理气相沉积法 (PVD) 制备氧化锌-基纳米薄膜，并对
其性能进行研究。
具体的实验步骤如下：
1. 利用 X 射线衍射仪 (XRD) 对制备的氧化锌-基纳米薄膜进行晶体结构分析。
2. 利用扫描电子显微镜 (SEM) 对制备的样品表面进行形貌表征和观察。
3. 利用透射电子显微镜 (TEM) 对样品进行微观结构分析。
4. 利用紫外-可见分光光度计 (UV-Vis) 测量样品在可见光区的光学特性。
5. 测量样品的电学性质，包括电导率、霍尔系数等。
三、预期研究结果及意义
预计本研究可以成功制备出高质量、具有优异性能的氧化锌-基纳米薄膜，并对
其物理性质和光学性质进行深入的研究。
同时，研究结果可以为氧化锌-基纳米薄膜在光电器件和传感器等领域的应用提供参考和理论支持，并具有一定的实用性和经济价值。
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。
不同基片掺杂氧化锌薄膜光学特性的对比研究
不同基片掺杂氧化锌薄膜光学特性的对比研究徐飞【摘要】本论文阐述了不同基片掺杂ZnO薄膜的各种生长技术及原理,在玻璃和硅的衬底上采用磁控溅射的方法沉积ZnO薄膜,并用光谱仪设备分析和表征了它的反射率、光致发光性能.结果显示,相同基底掺杂不同材料ZnO薄膜所对应不同波段的反射率和光致发光性质是不同的.例如,玻璃基底上掺钇ZnO薄膜在紫外线波段反射率较好;硅基底上掺镁ZnO薄膜在紫光波段反射率较好;红光波段掺镁ZnO薄膜所对应的峰的强度最大,所对应的光致发光性能好.【期刊名称】《现代制造技术与装备》【年(卷),期】2017(000)009【总页数】3页(P73-75)【关键词】磁控溅射;掺杂氧化锌薄膜;反射率;光致发光【作者】徐飞【作者单位】贵州大学大数据与信息工程学院,贵阳550025【正文语种】中文宽带隙[1]（3.13eV）透明半导体材料ZnO的激子束缚能（60MeV）较高，在紫外波段受到激发会产生一种紫外光和蓝光波段的光电材料。
ZnO产料丰富、价格低廉、环保无污染、对制备条件要求低，是一种绿色材料。
研究不同基片掺杂ZnO薄膜对提高光学元件的光学性能有着显著的影响。
通过实验发现，Al、Mg、Er、Y掺杂ZnO薄膜可以影响一般材料和稀土材料的光学性能，由反射仪可以看出，每种掺杂材料的发射性质在不同波段都有所不同。
而通过光致发光仪可看出衬底的不同也会影响掺杂材料的光致发光特性。
本课题是不同基片掺杂ZnO薄膜光学特性的对比研究。
首先对Mg掺ZnO，近几年国内外专家大量研究了掺Mg的ZnO薄膜，如Yoshino等[2]研究了在掺Mg的ZnO薄膜中，Mg离子进入薄膜可以代替Zn离子；黄丹等在Mg掺杂ZnO[3]持纤锌矿结构的情况下利用第一性原理模拟计算时发现ZnO的电子结构会发生较大变化，Mg邻近的O原子由于电子间的作用力，将部分电子给Zn原子，Zn—O之间的束缚力减弱。
其次对Al掺ZnO，Tohsophon等采用直流磁控溅射法以（1-x）ZnO+xAl2O3（其中x=2%（质量分数））的陶瓷靶材在玻璃基底上镀制了AZO薄膜。
ZnO的体相和表面改性及可见光光催化性能解析
ZnO的体相和表面改性及可见光光催化性能ZnO因价廉、无毒、来源广、光催化活性高而受到人们的广泛关注,但是,由于其带隙较宽,只能被紫外光激发,而太阳光谱中仅含有5%左右的紫外线,因而对太阳光的利用率低,而且ZnO由于易发生光腐蚀,光稳定性较差,从而大大降低了光催化活性,不利于其在环境治理中的应用。
因此,通过对ZnO的掺杂改性从而获得既具有光稳定性,又具有较高可见光光催化活性的ZnO光催化剂成为极具挑战性的课题,也是当前国际研究的前沿。
本论文研究了C掺杂及表面络合物形成对ZnO可见光光催化活性和光稳定性的影响。
选择4-氯苯酚、2,4-二氯苯酚、苯酚和甲醛为目标降解物研究其可见光光催化活性和光稳定性能,运用各种现代分析测试手段,如:X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、红外光谱、拉曼光谱、紫外-可见漫反射光谱、N_2吸附及荧光光谱(PL)等对其进行表征,探讨了其结构变化与光催化性能的关系。
其主要研究结果如下:(1)以ZnCl_2与乙二醇合成反应生成有机含锌化合物,然后将该有机物煅烧制成C掺杂ZnO。
该催化剂中的C取代了ZnO中的晶格氧,从而使其光响应范围从紫外光区拓展到可见光区。
光催化性能测试表明其在室内日光灯照射下能有效地使甲醛矿化为CO_2,而且其光催化活性优于目前光催化活性最好的N掺杂TiO_2。
(2)酚类化合物(PC)如:4-氯苯酚、2,4-二氯苯酚、苯酚都能与ZnO形成表面络合物。
4-氯苯酚与ZnO形成的表面络合物通过酚Zn-O-Ph-Cl键与ZnO相结合,这个键强于4-氯苯酚与YiO_2形成的表面络合物上的酚Ti-O-Ph-Cl键。
这些表面络合物在可见光激发下发生配位体向余属中心的电荷转移,使ZnO的光吸收响应范围从紫外区拓展到可见光区,从而使ZnO具有较高的可见光光催化降解酚类化合物的催化活性。
在可见光照射下,ZnO光催化降解4-氯苯酚的光催化活性比TiO_2在同样条件下高3.7倍,ZnO比TiO_2可见光光催化活性高是因为PC/ZnO 比PC/TiO_2具有更高的光电流,说明前者比后者有更多的电荷转移。
《2024年度ZnO薄膜材料的掺杂改性研究》范文
《ZnO薄膜材料的掺杂改性研究》篇一摘要：本文旨在探讨ZnO薄膜材料掺杂改性的研究进展。
首先，我们将简要介绍ZnO薄膜的基本性质和重要性。
然后，详细阐述不同掺杂方法及其对ZnO薄膜性能的影响。
最后，我们将总结目前掺杂改性的研究成果，展望未来可能的研究方向。
一、引言ZnO作为一种宽禁带半导体材料，具有优异的物理和化学性质，在光电子器件、传感器、太阳能电池等领域具有广泛应用。
然而，ZnO薄膜材料在实际应用中仍存在一些性能上的不足，如导电性、光学性能等。
为了改善这些性能，研究者们采用了掺杂改性的方法。
本文将重点研究ZnO薄膜材料的掺杂改性，为进一步推动其在光电子器件领域的应用提供理论依据。
二、ZnO薄膜的基本性质和重要性ZnO是一种具有优异光学、电学和磁学性能的半导体材料。
其禁带宽度适中，具有较高的光电导性和透明性，可应用于透明导电膜、紫外光探测器、LED器件等。
此外，ZnO还具有优异的化学稳定性和良好的成膜性能，可制备成高质量的薄膜材料。
因此，ZnO薄膜在光电子器件领域具有极高的应用价值。
三、掺杂改性方法及其对ZnO薄膜性能的影响1. 掺杂元素选择：掺杂元素的选择对ZnO薄膜的性能具有重要影响。
常见的掺杂元素包括Al、Ga、In等。
这些元素可改善ZnO薄膜的导电性、光学性能等。
2. 掺杂方法：掺杂方法包括物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）、溶胶-凝胶法等。
不同的掺杂方法对ZnO薄膜的晶体结构、光学性能等产生影响。
3. 掺杂浓度：掺杂浓度是影响ZnO薄膜性能的关键因素。
适量的掺杂可以提高ZnO薄膜的导电性和光学性能，但过高的掺杂浓度可能导致晶格畸变、性能下降等问题。
4. 改性效果：通过掺杂改性，可以显著提高ZnO薄膜的导电性、光学性能等。
例如，Al掺杂可以增加ZnO薄膜的载流子浓度和迁移率，提高其导电性能；Ga掺杂可以改善ZnO薄膜的光学带隙，提高其光学性能。
四、不同掺杂方法的研究进展1. 物理气相沉积（PVD）：PVD是一种常用的制备ZnO薄膜的方法。
衬底温度对反应溅射ZnO：Al透明导电薄膜性能的影响
衬底温度对反应溅射ZnO：Al透明导电薄膜性能的影响【摘要】衬底温度在反应溅射制备ZnO：Al薄膜过程中是一个重要的工艺参数，直接决定这薄膜的性能。
本文用中频脉冲磁控溅射方法，采用锌铝合金（Al 的含量为2%）靶，在衬底温度170℃，工作压力2.5mTorr，氧氩比3/18的条件下，制备了ZnO：Al薄膜，利用X射线衍射仪对薄膜的结构进行了分析，利用分光光度计和四探针法测量了薄膜的光学和电学性能，研究了制备薄膜时不同的衬底温度对薄膜的结构、电学、光学性能的影响，结果表明，随着衬底温度的升高，薄膜的电阻率先下降后上升，而可见光范围平均透过率在85%以上，当衬底温度为170℃，工作压力 2.5mTorr，氧氩比3/18时，薄膜电阻率最低为2.16×10-4Ω?cm，方块电阻30Ω时，在可见光光范围内平均透过率高于85%。
【关键词】磁控溅射；ZnO：Al薄膜；衬底温度；电阻率；透过率1.引言氧化锌时一种具有典型的纤锌矿结构的材料，禁带宽度约为3.3eV，属于宽带隙半导体。
氧化锌的本征材料电阻率高于106Ωcm，通过掺杂Ⅲ族元素（B，Al，Ga、In等）可以使其导电性大幅提高，最高可以达到10-4Ωcm量级[1、2]。
同时氧化锌透明导电薄膜还具备无毒、廉价的特点以及在等离子体中高稳定性等特点；这使它在光电器件特别是薄膜太阳能电池领域存在巨大的发展潜力[3、4]。
目前制备ZnO透明导电薄膜的的方法有很多种，其中包括热解喷涂[5]、磁控溅射[6、7]、MOCVD[8]等。
热解喷涂法工艺简单，但是存在原料利用率低、薄膜均匀性差等缺点；MOCVD法沉积速率较高，但是成膜在衬底上的附着力较差，同时原材料的价格也很昂贵；用磁控溅射法沉积掺Al的ZnO薄膜具备沉积速率高，成膜质量好，价格低廉等优势，因此国内外很多研究机构都采用这种工艺对ZAO薄膜的特性进行分析和研究。
本文利用磁控溅射工艺和Zn：Al合金靶在玻璃衬底上制备了ZnO：Al透明导电薄膜，研究了不同衬底温度对薄膜的电学、光学以及结构性能的影响。
氧化锌薄膜的光电性能研究
海峡科学
HAI XI A KE XUE
氧化锌薄膜的光电性能研究
பைடு நூலகம்
福建农林大学机电工程学院 吕灵燕
[摘要] 采用溶胶—凝胶法在 I TO 导电玻璃衬底上制备氧化锌（ZnO）薄膜，研究其结构、光学透过率和电学性能。AFM测试 结果表明，ZnO薄膜晶粒尺寸随退火温度的提高而增大。薄膜的光学透过率曲线显示，在大于 400nm的波段，ZnO的透过率比 较高，而其禁带宽度约为 3. 25ev。在相同的电压下，ZnO薄膜产生的电流大小随着退火温度的提高，先增强后减弱，在 550℃ 时达到最大。 [关键词] 退火温度 ZnO薄膜 光学透过率
配制好的 ZnO 前驱体溶液旋转涂覆于 ITO 玻璃基片上， 匀胶速度约 2500 rpm，时间为 30s。每涂一层后都将湿膜放 在加热台上以 300℃的温度热烤 5min，以除去有机物。重复 甩膜—烤胶的步骤 5 次，达到所需的薄膜厚度，最后将所得 的 ZnO 薄膜放入扩散炉中进行退火处理。ZnO 薄膜的退火温 度分别为 500℃，550℃，600℃和 650℃，并保温 1h，然后 随炉自然降温。
ZnO 材料的宽带隙和高激子结合能，使其在光电领域有 独特的优势。首先，宽带隙使 ZnO 在可见光波段(400~800nm) 有高达 80%的光学透过率，掺杂 Al3+的 ZnO 薄膜，即 ZnO： Al（ZAO），是一种具有优异光学特性和电学特性的透明导 电薄膜 [2]。ZnO 材料高激子结合能使其在室温下的受激辐射 能在较低阈值出现，是一种理想的紫外光发射材料[3]，其在 应用方面的突出热点是制备激光器(LDs)和 ZnO 基发光二极 管(LEDs) 等光电 器件 [4] 。其 次，ZnO 高熔点 的物 理特 性 (1975℃)，使其具有很好的热化学稳定性。ZnO 薄膜可在低 于 600℃下获得，有利于降低设备成本，抑制固体外扩散， 可大大减少高温制备条件下产生的缺陷，提高薄膜质量。再 次，ZnO 器件制备工艺可与硅平面集成电路工艺相容。第四， ZnO 是至今为止Ⅱ-Ⅵ族半导体材料中最硬的一种，可以避免 像其它Ⅱ-Ⅵ族材料在光发射器件应用中出现的增殖现象。因 此，研究 ZnO 材料的光电性能对于探索新型的光电器件将会 是很有意义的工作[5-9]。本实验在 ITO 导电玻璃衬底上制备了 不同温度退火的 ZnO 薄膜，并研究其结构和光学透过率以及 电学方面的特性。
退火对N掺杂ZnO薄膜的结构和光学性质的影响
退火对N掺杂ZnO薄膜的结构和光学性质的影响采用磁控溅射法在石英衬底上制备N掺杂ZnO薄膜（ZnO：N），随后进行了退火处理，研究了退火温度对ZnO：N薄膜结构和光学性质的影响。
结果表明：所有ZnO：N薄膜均为纤锌矿结构；退火处理能改善薄膜的结晶质量，且能有效调控ZnO：N薄膜中间隙锌缺陷浓度，进而影响薄膜的光学带隙。
标签：ZnO：N薄膜；退火；Zni缺陷。
Abstract：N-doped ZnO thin films （ZnO：N）were deposited on quartz substrates by magnetron sputtering and then annealed. The effects of annealing temperature on the structure and optical properties of ZnO：N thin films were studied. The results show that all the ZnO：N films have wurtzite structure and the annealing treatment can improve the crystalline quality of the films and effectively regulate the concentration of interstitial zinc defects in the ZnO：N films，thus affecting the optical band gap of the films.Keywords：ZnO：N thin films；annealing；Zni defects1 概述ZnO作為II-VI族直接带隙半导体材料，室温下禁带宽度为3.37eV，激子束缚能高达60meV，在短波长光电子器件领域具有良好的应用前景。
表面预处理对氧化锌薄膜质量的影响
表面预处理对氧化锌薄膜质量的影响闫小龙;刘大力;石增良;董鑫;高忠民;杜国同【期刊名称】《发光学报》【年(卷),期】2005(026)006【摘要】用MOCVD方法在c面蓝宝石衬底上生长ZnO薄膜.生长前衬底表面进行预处理,观察不同表面预处理对ZnO薄膜质量的影响.测量氧化锌的XRD谱,观察表面预处理后对氧化锌薄膜结晶质量的影响.室温下用325 nm的He-Cd激光器作为激发源测量ZnO薄膜的紫外发光谱,观察表面处理后对ZnO薄膜发光特性的影响.用HL5500 Hall System分别对ZnO薄膜的电学特性进行了测试.得到了ZnO 薄膜的电阻率和霍尔迁移率,并得到氧气气氛处理后电阻率变小,霍尔迁移率变大;氮气气氛射频处理后电阻率变大,霍尔迁移率变小的结果.【总页数】4页(P777-780)【作者】闫小龙;刘大力;石增良;董鑫;高忠民;杜国同【作者单位】吉林大学,电子科学与工程学院,集成光电子学国家重点实验室,吉林,长春,130012;吉林大学,电子科学与工程学院,集成光电子学国家重点实验室,吉林,长春,130012;吉林大学,电子科学与工程学院,集成光电子学国家重点实验室,吉林,长春,130012;吉林大学,电子科学与工程学院,集成光电子学国家重点实验室,吉林,长春,130012;吉林大学,电子科学与工程学院,集成光电子学国家重点实验室,吉林,长春,130012;吉林大学,电子科学与工程学院,集成光电子学国家重点实验室,吉林,长春,130012【正文语种】中文【中图分类】O472.3;O482.31【相关文献】1.骨料表面化学预处理对界面区的组分梯度分布和混凝土力学性能的影响Ⅰ:骨料化学预处理对其表面特性与界面过渡区结构的影响 [J], 杨久俊;董延玲;海然;吴科如2.稀土-硼共渗预处理对YG6表面金刚石薄膜质量的影响 [J], 魏秋平;刘培植;余志明;马莉;龙航宇;苏绍华3.金属表面预处理质量对环氧树脂粘结强度的影响 [J], 包英俊4.预处理对超纳米金刚石薄膜表面质量的影响 [J], 黑立富;刘杰;刘金龙;李成明;宋建华;吕反修5.浅谈杂质元素Zn对6063合金型材表面预处理质量的影响 [J], 苏亚筠因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
不同改性过程对氧化锌薄膜的光学及亲水性能的影响
采用溶胶-凝胶的方法在玻璃基片上制备了纳米ZnO 薄膜，利用月桂酸钠、硅烷偶联剂对ZnO 薄膜进行改性以研究不同改性过程对ZnO 薄膜光学及亲水性能的影响。
利用接触角测试、扫描电镜、紫外可见光光度计、荧光光谱仪等方法研究了改性后的纳米氧化锌薄膜的微结构、光学性能及亲水疏水性等。
结果表明，采用不同的改性剂或不同的改性剂并用体系可以使氧化锌薄膜表面的施主缺陷浓度不同，从而导致氧化锌薄膜的光学性能及表面亲水疏水性随改性过程的不同而呈现一定的变化规律。
纳米ZnO 粒子尺寸小，比表面积大，具有明显的表面与界面效应、量子尺寸效应、体积效应等特点，使其在化学、光学、生物学等诸多方面表现出独特的物理和化学性能，广泛应用于导电材料、压电材料、橡胶工业等众多方面。
但是纳米ZnO 易团聚、难分散，具有亲水疏油的特性，使氧化锌作为无机添加剂时，应用效率较低。
近年来，采用表面改性剂对氧化锌表面改性以改变其表面性质的研究屡有报道。
王国宏等应用月桂酸钠、硬脂酸等改性剂尝试对氧化锌进行改性，余丽娟等运用硅烷偶联剂对氧化锌进行改性，此类研究均在一定程度上改善了氧化锌的疏水特性。
本文使用月桂酸钠、硅烷偶联剂及其并用体系对氧化锌薄膜进行改性，测试了改性剂对ZnO 薄膜材料的光学性能、亲水疏水性能的影响，并讨论了改性剂对纳米ZnO 薄膜性能的影响机制。
1、实验部分
1.1、主要试剂及仪器
试剂：Zn(COOH)2，乙二醇甲醚，无水乙醇，乙醇胺，硅烷偶联剂(
KH560) ，月桂酸钠，以上均为分析纯。