資源描述:
《ZnWO,4單晶為襯底溶膠-凝膠法制備ZnO薄膜》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、摘要氧化鋅(ZIlO)是一種具有六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)的寬帶隙半導(dǎo)體材料,室溫下帶隙寬度高達(dá)3-37eV。由于氧化鋅具有較高的激子束縛能(60mev),使其在室溫下具有較強(qiáng)的激子發(fā)光,因而被認(rèn)為是制作紫外和藍(lán)光半導(dǎo)體激光器的合適材料。本文采用溶膠.凝膠(soI.gel)工藝以znw04單晶作為襯底材料,成功制備出透明的znO薄膜。采用的溶膠體系是以乙二醇甲醚為溶劑,醋酸鋅為前驅(qū)體,乙醇胺為穩(wěn)定劑反應(yīng)制得。鍍膜方法采用浸漬提拉法,經(jīng)過(guò)干燥、預(yù)燒、退火,最后形成透明的多晶ZnO薄膜。采用三“3。I)正交實(shí)驗(yàn)對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,通過(guò)分析得到一組較優(yōu)的工藝參數(shù):預(yù)燒溫度330℃、退火溫
2、度600℃、提拉速度lOⅡ蚰/min、鍍膜層數(shù)15層。通過(guò)光學(xué)顯微鏡對(duì)薄膜的成核生長(zhǎng)過(guò)程進(jìn)行了觀察。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:ZIlO薄膜的形成經(jīng)歷了表面成核、晶粒長(zhǎng)大和島的形成三個(gè)不同的階段。由于s01.gel法制備znO薄膜時(shí),znO晶核的生長(zhǎng)是在遠(yuǎn)離平衡的條件下進(jìn)行的,生長(zhǎng)過(guò)程非常復(fù)雜,其生長(zhǎng)形態(tài)往往呈樹(shù)枝狀的枝晶,傳質(zhì)不均勻性導(dǎo)致尖端隨機(jī)分叉,進(jìn)而產(chǎn)生分形形態(tài)。通過(guò)控制薄膜的生長(zhǎng)條件,選擇合適的生長(zhǎng)工藝參數(shù),可以使生長(zhǎng)界面處于穩(wěn)定狀態(tài),從而控制枝晶生長(zhǎng)、分形生長(zhǎng)及失穩(wěn)分解。通過(guò)XRD分析得知,znO薄膜為六方晶系纖鋅礦結(jié)構(gòu),具有高度的c軸取向性。樣品在退火溫度為600℃時(shí),衍
3、射峰強(qiáng)度最大,取向性最好。薄膜表面均勻致密,由許多星狀晶粒組成,晶粒尺寸大約為40~80砌左右,單層鍍膜厚度約為106~150姍。利用RF.540熒光分光光度計(jì)測(cè)試了樣品的熒光光譜,分析了不同工藝參數(shù)和不同基體材料對(duì)ZnO薄膜光學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:隨著預(yù)燒溫度和退火溫度的增加,zn0/znw0。的相對(duì)強(qiáng)度先增大后減小。溫度過(guò)高或過(guò)低都不利于薄膜生長(zhǎng),最佳預(yù)燒溫度在330℃附近,最佳退火溫度在600℃附近,這與J下交實(shí)驗(yàn)法得到的結(jié)果是一致的。不同基體材料上的光學(xué)性能分析得知:發(fā)光峰位的偏移與znO薄膜的生長(zhǎng)應(yīng)力和與襯底的品格失配有關(guān)。關(guān)鍵詞溶膠.凝膠法;znO薄膜:表頑
4、形貌:znw04襯底ABSTRACTZincoxideisawideband-gap(3.37eV)compoundsemiconductorwithwurtzitecrystalslructureDueto111ela唱eexcitationbindingene唱yof60mev'whichensurestllehighemcientexcitonicemissionatmomtemperature,itisregardedasoneoftlIemostpromisingmateriaIsforfabricatingemcientultraviolet(UV)柚dblu
5、elightsemiconducloremittingdeVices.Inttlispaper'transparentZn0t11infilmswerepreparedonZnW04crystalsUIbs仃:重teby∞l·geltechnolog弘Theo唱anosolSystemwerecOmposedOfprecurS0rzi】∞acetate(Zn(AC)2‘2H20),solventethyleneglycolmo∞methyletller’stabilizeret}啪10l鋤ine.Homogenous,tmnsparent,polycrystalIineZ
6、n0tllinfilmswerep喲塒ededfinallybyimmersionpullingtechniqueafterdWing,pre-蛐eali唱,an∞aling.neoptimumtechnologicalpar啪eterWeregairl甜by以34)onllogollalexpcriment.Thepar鋤eterSwerepre一鋤ealingtempemture330℃,an∞alingtcmperature600℃,pullingVeIocitylOmm/min,andplated蛀lms15layeLnlefilmsgmwtllprocesses
7、wereobservedbyopticalmicroscope.TheresultSshowtIlat瑚filInswerefomlcdinthrcediff色rentstagesf幻mnucleationons眥{bce,gfain掣_owmtoisl雅dfomation.Thefilmsgrowmmodeswerecombinationoflayc璐growtll鋤dislandsgrowm.Becausezn0crystalnucleusweregrownmldernon-儀l試libri眥刪mon,itisinevit