摻雜ZnO薄膜的制備工藝、光學(xué)特性及稀磁性能研究.pdf

1、ZnO薄膜是優(yōu)質(zhì)的光電半導(dǎo)體材料，它具有寬帶隙、介電常數(shù)低、機(jī)電耦合系數(shù)大、溫度穩(wěn)定性好、透光率高和化學(xué)穩(wěn)定性高等特性。最近，采用磁性離子注入技術(shù)，又發(fā)現(xiàn)ZnO半導(dǎo)體在室溫下具有鐵磁有序性。因此，ZnO半導(dǎo)體成為目前最有應(yīng)用潛力的新型功能材料之一。探索制備成本低、成膜質(zhì)量好，并且工藝簡單的成膜技術(shù)，對推動ZnO薄膜的應(yīng)用具有十分重要的意義。 本文采用三種制備工藝，在硅片和玻璃基片上成功地制備出具有稀磁特性的過渡金屬(Fe、Co)

2、摻雜的ZnO薄膜。 首先采用溶膠-凝膠(Sol-Gel)工藝，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，獲得了均勻、透明的多晶ZnO薄膜。通過采用不同的退火方式，得到最佳的退火工藝參數(shù)。并以此工藝為基礎(chǔ)，制備出具有稀磁特性的Zn1-xFexO(x=0.01、0.02、0.03)薄膜。 為了進(jìn)一步摸索更有效的制備方法，我們嘗試使用了PVA這種可溶性高分子聚合物，用于制備溶膠。探索出了一整套有效的制備方法，成功的制

3、備了Zn1.xCoxO(x=0.08、0.12、0.18)薄膜。采用該方法制備的樣品價態(tài)準(zhǔn)確，組分精確。利用X射線衍射譜(XRD)，原子力顯微鏡(AFM)和熒光光譜儀(PL)以及電子能譜儀(XPS)等分析方法對樣品結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了研究。結(jié)果顯示，所制備的薄膜為六方纖鋅礦型結(jié)構(gòu)，具有高度的C軸擇優(yōu)取向性；膜表面均勻、致密，同時發(fā)現(xiàn)Co摻雜系列具有良好的發(fā)光特性。并且，在室溫下測出Zn1-xCoxO薄膜具有稀磁特性。 最后我們利用電