学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

Co、Sn共掺ZnO薄膜结构及其性能研究

作　者: 吴艳南
导　师: 徐明
学　校: 四川师范大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: ZnO 薄膜 溶胶-凝胶 掺杂 光致发光
分类号: O484.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 21次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


ZnO是一种直接宽带隙半导体材料,具有六角纤锌矿型晶体结构,在室温下的禁带宽度为3.37eV,激子束缚能约60meV。ZnO具有很好的导热、导电、化学稳定性及良好的紫外吸收性能,广泛应用于表面声波器、UV探测器、传感器、红外反射器和太阳能电池等领域。另外它还具有优越的光电性能,是制造蓝光及紫外光电器件最有应用前景的材料之一。随着光电子技术的迅速发展,对紫光和蓝光等短波长发光材料的需求越来越迫切。由于室温下ZnO的禁带宽度为3.37eV,再加之其较高的激子束缚能,故ZnO理论上不仅具备实现蓝光和紫外光发射的本领,甚至在高于室温的环境中仍具有显著的低阀值激发机制,因此对ZnO发光特性及其发光机制的进一步研究就显得尤为重要。本文采用溶胶-凝胶旋涂法在玻璃衬底上制备了Co,Sn掺杂ZnO系列薄膜。通过金相显微镜和X射线衍射（XRD）研究了Co与Sn掺杂对薄膜的表面形貌和微结构的影响。XRD结果表明,所有ZnO薄膜样品都存在（002）择优取向,特别Sn单掺ZnO薄膜的c轴择优取向最为显著,而且晶粒尺寸最大。XPS测试表明样品中Co和Sn的价态分别为2+和4+,证实Co2+,Sn4+进入了ZnO的晶格。振动样品磁强计（VSM）测量表明Zn1-xCoxO薄膜具有室温铁磁性。室温光致发光谱（PL）显示在所有的样品中都有较强的蓝光双峰发射和较弱的绿光发射,而在纯ZnO及Co掺杂ZnO薄膜样品中还观察到了较强的紫外发光峰。此外,通过Co,Sn掺杂的控制能够调整薄膜的禁带宽度,进而使得蓝光发光峰发生了位移;同时,掺杂还将影响薄膜中氧位错、锌空位和锌填隙缺陷,因此控制掺杂浓度可以调控薄膜的发光特性。最后,我们还探讨了不同波段光发射的可能机理。

全文目录


摘要  2-4
Abstract  4-8
第一章 绪论  8-19
  1.1 ZnO 的结构及基本性质  8-12
    1.1.1 晶体结构和晶格常数  8-10
    1.1.2 电子能带结构  10
    1.1.3 力学性质和热性质  10-11
    1.1.4 光学性质和电性质  11-12
  1.2 ZnO 薄膜的掺杂及生长  12-15
    1.2.1 n 型掺杂  12-13
    1.2.2 p 型掺杂  13
    1.2.3 ZnO 薄膜的生长技术  13-15
  1.3 稀磁半导体理论  15-17
    1.3.1 稀磁半导体的研究进展  15-16
    1.3.2 稀磁半导体材料的磁输运特性  16
    1.3.3 实验中尚待解决的困难  16
    1.3.4 ZnO 基稀磁半导体材料  16-17
  1.4 本课题的研究内容、意义和创新点  17-19
    1.4.1 研究内容  17
    1.4.2 研究意义  17-18
    1.4.3 主要创新点  18-19
第二章 溶胶-凝胶法制备ZnO 薄膜的机理及表征手段  19-27
  2.1 溶胶-凝胶原理与技术  19-24
    2.1.1 溶胶-凝胶法的发展历程  19-20
    2.1.2 溶胶-凝胶法的基本原理及化学过程  20-21
    2.1.3 溶胶-凝胶法的优缺点  21-23
    2.1.4 溶胶-凝胶法的重要应用  23-24
    2.1.5 溶胶-凝胶法制膜工艺  24
  2.2 样品的表征手段  24-27
    2.2.1 电子显微分析  25
    2.2.2 x 射线电子衍射  25
    2.2.3 x 射线光电子能谱  25
    2.2.4 光致发光谱  25-26
    2.2.5 磁性测量系统  26-27
第三章 Co 掺杂 ZnO 薄膜的结构及光磁性能研究  27-38
  3.1 引言  27-28
  3.2 实验  28-29
    3.2.1 实验试剂及设备  28-29
    3.2.2 实验方案  29
    3.2.3 样品的制备  29
    3.2.4 样品的测试  29
  3.3 结果及讨论  29-36
    3.3.1 Zn_(1-x)Co_xO 薄膜的形貌分析  29-30
    3.3.2 Zn_(1-x)Co_xO 薄膜的结构分析  30-33
    3.3.3 Zn_(1-x)Co_xO 薄膜的 XPS 分析  33-34
    3.3.4 样品 Zn_(0.95)Co_(0.05)O 的磁性分析  34-35
    3.3.5 Zn_(1-x)Co_xO 薄膜的发光特性分析  35-36
  3.4 本章小结  36-38
第四章 Co、Sn 共掺 ZnO 薄膜结构与光致发光的研究  38-49
  4.1 引言  38
  4.2 实验  38-40
    4.2.1 实验试剂及设备  38-39
    4.2.2 实验方案  39
    4.2.3 样品的制备  39-40
    4.2.4 样品的测试  40
  4.3 结果与讨论  40-47
    4.3.1 Zn_(1-x-y)Co_xSn_yO 薄膜的形貌分析  40-41
    4.3.2 Zn_(1-x-y)Co_xSn_yO 薄膜的结构分析  41-43
    4.3.3 Zn_(0.95)Co_(0.03)Sn_(0.02)O 薄膜的 XPS 分析  43-44
    4.3.4 Zn_(1-x-y)Co_xSn_yO 薄膜的发光特性分析  44-47
  4.4 本章小结  47-49
第五章 结束语  49-51
参考文献  51-57
致谢  57-58
在校期间的科研成果  58

相似论文

  1. 钛酸盐光催化剂的制备及光催化分解水性能,O643.36
  2. 稀土元素掺杂Ca3Co4O9与Ag复合材料的制备及热电性能,TQ174.1
  3. 溶胶—凝胶AAO模板法制备ITO准一维纳米结构,TB383.1
  4. Bi3.25La0.75Ti3O12（BLT）纳米管/线的合成工艺研究,TB383.1
  5. 钛酸锶钡铁电薄膜的制备及电热效应,TB383.2
  6. 基于共面传输线法的高温超导薄膜表面电阻的测试研究,O484.5
  7. 铁电薄膜与组分梯度铁电薄膜的性能研究,TM221
  8. 静电纺丝法制备TiO2及其光催化行为的研究,O614.411
  9. 钛酸钡基NTC热敏陶瓷电阻的制备与研究,TQ174.1
  10. 化学吸附法脱除FCC汽油中含硫化合物的研究,TE624.55
  11. 掺杂锐钛矿型二氧化钛光催化性能的第一性原理计算,O643.36
  12. Bi、N共掺杂TiO2的制备及性能的研究,O614.411
  13. Bi系Co基氧化物系热电陶瓷与薄膜制备,TQ174.7
  14. 功能化纳米二氧化钛多孔材料的制备、表征及性能研究,TB383.1
  15. 有序多孔TiO2薄膜的制备及其性能研究,TB383.2
  16. 掺铁SnO2陶瓷与薄膜的制备研究,TQ174.6
  17. LSGM电解质薄膜制备与电化学性能研究,TM911.4
  18. 一维纳米TiO2的制备及染料废水脱色研究,TB383.1
  19. 铁、镧掺杂纳米TiO2的制备及光催化性能研究,O614.411
  20. 全降解聚乙烯地膜的制备与性能研究,TQ320.721
  21. 石墨烯制备及其缺陷研究,O613.71

中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 固体物理学 > 薄膜物理学 > 薄膜的生长、结构和外延
© 2012 www.xueweilunwen.com