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氧化锌薄膜的制备与性能研究

作　者: 陆何俊
导　师: 连建设
学　校: 吉林大学
专　业: 材料学
关键词: ZnO PLD 择优取向紫外光发射
分类号: TN304
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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引　用: 3次
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内容摘要

ZnO 晶体为六方纤锌矿结构的自激活宽禁带半导体材料,室温下的禁带宽度为3.3eV,晶格常数a =0.325 nm,c =0.521nm。ZnO 薄膜天然存在着锌间隙与氧空位,为极性半导体,呈n 型。优质的ZnO 薄膜具有c 轴择优生长。本文是以激光沉积法制取氧化锌薄膜为主要研究内容,利用YAG-Nd 脉冲激光(波长为1064nm, 频率为10Hz)做光源,采用纯金属锌靶,以单晶Si(111)为基体,在有氧的气氛中通过激光烧蚀锌靶的方法制备氧化锌薄膜。首次成功地利用较长波长(1064nm)的激光器制备了含有很少液滴的ZnO 薄膜。通过优化激光能量密度、氧气压力和基体温度等工艺参数能够在Si(111)基体上制备出(002)择优取向的ZnO 薄膜。发光(PL)谱的结果表明该薄膜具有强的紫外光发射和相对弱的深水平发射。

全文目录

第一章绪论  7-17
  1.1 概述  7-8
  1.2 ZnO 的结构特性  8-9
  1.3 ZnO 薄膜的制备与技术开发  9-12
    1.3.1 脉冲激光沉积(PLD)  10
    1.3.2 分子束外延(MBE)  10-11
    1.3.3 金属有机物汽相外延(MOCVD)  11
    1.3.4 喷射热分解技术  11-12
    1.3.5 化学溶胶-凝胶法(Sol-Gel)  12
  1.4 ZnO 薄膜的基本性质  12-14
    1.4.1 ZnO 薄膜的光电性质  12-13
    1.4.2 ZnO 薄膜的压电性质  13
    1.4.3 ZnO 薄膜的气敏性质  13
    1.4.4 ZnO 薄膜的压敏性质  13-14
  1.5 ZnO 薄膜的基本应用  14-16
    1.5.1 透明导电膜  14
    1.5.2 紫外光探测器  14-15
    1.5.3 异质结的N 极  15
    1.5.4 表面声波器件(SAW)  15
    1.5.5 光波导器件  15-16
  1.6 本文研究的目的及内容  16-17
第二章脉冲激光沉积(PLD)薄膜生长实验  17-27
  2.1 激光脉冲沉积(PLD)概述  17-18
  2.2 PLD 技术的基本原理及物理过程  18-20
    2.2.1 激光与靶相互作用及等离子体的气化、产生及膨胀  18-19
    2.2.2 激光等离子体与基片表面的相互作用  19-20
    2.2.3 在衬底表面凝结成膜  20
  2.3 PLD 技术的特点  20-21
    2.3.1 PLD 技术的优点  20-21
    2.3.2 PLD 技术的缺点  21
  2.4 PLD 发展前景  21-22
  2.5 实验设备简述  22
  2.6 薄膜制备中的工艺条件对薄膜生长的影响  22-23
  2.7 ZnO 薄膜制备  23-25
    2.7.1 实验材料  24
    2.7.2 实验方案  24-25
  2.8 ZnO 薄膜生长过程  25-27
第三章脉冲激光沉积ZnO 薄膜组织结构及发光性能  27-55
  3.1 引言  27
  3.2 激光能量密度对ZnO 薄膜形成的影响  27-33
    3.2.1 激光能量密度对ZnO 薄膜结构(XRD)的影响  28-29
    3.2.2 激光能量密度对ZnO 薄膜组织(SEM)的影响  29-33
  3.3 氧气压力对ZnO 薄膜形成的影响  33-43
    3.3.1 氧气压力对ZnO 薄膜结构(XRD)的影响  33-34
    3.3.2 氧气压力对ZnO 薄膜组织(SEM)的影响  34-38
    3.3.3 氧气压力对ZnO 薄膜photoluminescence(PL)的影响  38-43
  3.4 基体温度对ZnO 薄膜形成的影响  43-55
    3.4.1 基体温度对ZnO 薄膜结构(XRD)的影响  43-45
    3.4.2 基体温度对ZnO 薄膜组织的影响  45-52
    3.4.3 基体温度对ZnO 薄膜photoluminescence(PL)的影响  52-55
第四章结论  55-56
参考文献  56-62
摘要  62-64
ABSTRACT  64-66
致谢  66

氧化锌薄膜的制备与性能研究

内容摘要

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