溶膠—凝膠法制備Si基ZnO薄膜的微結(jié)構(gòu)和光電性能研究.pdf

1、本文以p型(100)Si片為襯底，用溶膠-凝膠(Sol-gel)法制備了ZnO薄膜，并在n-ZnO和p-Si的接觸面間形成了n-ZnO/p-Si異質(zhì)結(jié)。采用Ag漿燒制電極，以達(dá)到良好的歐姆接觸。探索Si片的清洗方法以及不同制備工藝對(duì)ZnO薄膜成膜質(zhì)量的影響；研究了ZnO薄膜的光電特性以及經(jīng)不同溫度退火和分別對(duì)其用Na、K和Mg摻雜后薄膜微結(jié)構(gòu)的變化。得到如下實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
　　 (1)SEM結(jié)果顯示，用溶膠-凝膠(Sol-gel)法

2、制備的ZnO薄膜表面較均勻，薄膜生長(zhǎng)質(zhì)量較好。
　　 (2)不同退火溫度和時(shí)間對(duì)ZnO薄膜的C軸擇優(yōu)取向性和晶粒大小有較大的影響：隨著退火溫度的升高，ZnO晶粒的C軸擇優(yōu)取向性增強(qiáng)，晶粒尺寸增大。
　　 (3)對(duì)Na摻雜ZnO薄膜的X射線衍射研究表明，摻Na的ZnO薄膜的晶粒小于未摻雜的；隨著摻Na濃度的增加，ZnO薄膜的C軸擇優(yōu)取向性增強(qiáng)。正電子壽命譜和多普勒展寬譜的實(shí)驗(yàn)表明，摻Na的ZnO薄膜缺陷的開空間比未摻雜的大

3、。
　　 (4)對(duì)K摻雜ZnO薄膜的X射線衍射研究表明，當(dāng)K含量達(dá)到2.0at%時(shí)，出現(xiàn)了新相。摻K的ZnO薄膜的晶粒均小于未摻雜的；當(dāng)K含量為2.0at%時(shí)，ZnO薄膜的晶粒尺寸最小；而當(dāng)K含量達(dá)到7.4at%時(shí)，ZnO薄膜的晶粒尺寸較大。K含量為3.7at%的ZnO薄膜的晶粒C軸擇優(yōu)取向性最差，K含量為7.4at%的ZnO薄膜的晶粒C軸擇優(yōu)取向性最好。正電子壽命譜和多普勒展寬測(cè)試表明，摻K的ZnO薄膜缺陷的開空間比未摻雜的大

4、。
　　 (5)對(duì)Mg摻雜ZnO薄膜的X射線衍射研究表明，當(dāng)Mg含量為1.0at%時(shí)，ZnO薄膜的晶粒尺寸最?。划?dāng)Mg含量為2.0at%時(shí)，ZnO薄膜的晶粒尺寸最大。摻Mg的ZnO薄膜的C軸擇優(yōu)取向性比未摻雜的差。正電子壽命譜和多普勒展寬測(cè)試表明，摻Mg的ZnO薄膜缺陷的開空間比未摻雜的大。
　　 (6)ZnO薄膜的光致發(fā)光譜(PL)不僅有384.2nm的紫外波峰(FWHM=20.3nm)，而且有649.2nm的紅光波峰