PEG和共摻雜對(duì)ZnCoO薄膜結(jié)構(gòu)和性能的影響研究.pdf

1、ZnO是Ⅱ-Ⅵ族寬禁帶氧化物半導(dǎo)體材料，屬于六角纖鋅礦結(jié)構(gòu)，具有較大的激子束縛能，可以實(shí)現(xiàn)室溫下的紫外受激輻射。它的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，帶隙達(dá)到3.37eV，非常適用于短波長(zhǎng)光學(xué)器件，是目前極具發(fā)展?jié)摿Φ碾娮颖∧げ牧现弧?br>　　 ZnO中有著豐富的化學(xué)缺陷，本征缺陷如氧空位、鋅間隙、鋅代氧，氧代鋅等，摻雜還會(huì)引起各種缺陷，包括晶格畸變、層錯(cuò)、位錯(cuò)等結(jié)構(gòu)缺陷。這些缺陷對(duì)于ZnO 納米材料的性質(zhì)具有決定性的影響。由于缺陷存在導(dǎo)致ZnO 本

2、征是n 型的，制備P 型ZnO 較為困難，這是制約ZnO 納米器件發(fā)展的重要因素。也是由于大量表面本征缺陷的存在使得純ZnO 納米粒子可以呈現(xiàn)鐵磁性，本征缺陷在過(guò)渡金屬摻雜的ZnO的稀磁特性方面也起著重要作用，導(dǎo)致其磁性能的觀測(cè)存在較大差異。ZnO 發(fā)展的主要困難是缺乏重復(fù)性和低電阻率的p 型ZnO。
　　 最近研究發(fā)現(xiàn)，在ZnO中摻雜Al、Co、Ca 可以改變ZnO的帶隙，將有利于器件的光學(xué)參數(shù)調(diào)制，以及磁性的產(chǎn)生。因此，制備

3、出適合紫外光電器件需要的光學(xué)性能可以調(diào)制的高質(zhì)量ZnO 薄膜有著非常重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　 ZnO 納米棒的制備大多是利用化學(xué)氣相沉積（CVD）無(wú)機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積，脈沖激光沉積，分子束外延方法得到的，需要較高的溫度，水熱法制備納米棒相對(duì)而言更為簡(jiǎn)單、低成本。水熱法制備摻雜ZnO 納米棒單晶陣列的方法是屬于原位摻雜，相對(duì)離子注入、金屬蒸汽退火摻雜等后摻雜方法而言，該方法由于摻雜引入的結(jié)構(gòu)缺陷較少。這對(duì)于研究元素?fù)诫s機(jī)理

4、和性能的穩(wěn)定很重要。對(duì)于溶液法制備納米棒而言，摻雜是個(gè)挑戰(zhàn)。雜質(zhì)離子如何摻入及其對(duì)形狀、結(jié)構(gòu)和性能的影響都是有待研究的問(wèn)題。弄清摻雜機(jī)理，方可很好地控制摻雜原子的分布，從而調(diào)控性能。
　　 本文利用溶膠凝膠方法在生產(chǎn)成本極低的玻璃片上甩膜膜制備出高c 軸取向的ZnO 薄膜然后在具有ZnO 薄膜的基片水熱法制備了摻雜的排列整齊的納米陣列：
　　 1、研究了水熱法中Co 摻雜對(duì)氧化鋅納米棒結(jié)構(gòu)形貌及發(fā)光的影響。Co 摻雜使Z

5、nO 納米棒的紫外峰藍(lán)移12nm。通過(guò)改變激發(fā)光功率研究了紫外峰峰位和峰強(qiáng)度隨激發(fā)光功率密度的變化關(guān)系,分析了藍(lán)移起因。2、研究了高分子聚合物聚乙烯二醇對(duì)鋅鈷氧納米棒結(jié)構(gòu)的影響，以及聚乙烯醇（PEG）能調(diào)整光的強(qiáng)度，適量的PEG 有助于ZnCoO 納米棒能長(zhǎng)成好的晶向。
　　 3、用溶膠凝膠法制備的Ca、Co 共摻雜的氧化鋅薄膜，分析了在摻雜不同Ca濃度下鋅鈷氧薄膜的結(jié)構(gòu)變化及磁性強(qiáng)度變化的原因。
　　 4、系統(tǒng)分析了用