Li,N共摻ZnO薄膜的制備及其光學(xué)性能的研究.pdf

1、本文采用溶膠-凝膠法在石英基片上制備了Li-N共摻ZnO薄膜，分別討論了熱處理、摻雜以及其他一些工藝參數(shù)對其晶體結(jié)構(gòu)、表面形貌和光學(xué)特性等性能的影響，主要取得了以下結(jié)果：
　　熱處理對ZnO薄膜性能有很大的影響。隨著熱處理溫度的提高，薄膜的結(jié)晶質(zhì)量顯著提高，薄膜的晶粒尺寸明顯變大，表面粗糙度增大，摻雜缺陷濃度增大，薄膜在可見光范圍內(nèi)平均透射率降低。但當(dāng)溫度高于700℃時，薄膜的結(jié)晶質(zhì)量變差。通過研究預(yù)熱處理溫度與時間、熱處理溫度與

2、時間對ZnO薄膜性能的影響，得到最佳熱處理參數(shù)為：預(yù)熱處理溫度為150℃，熱處理溫度為700℃，預(yù)熱處理和熱處理時間為60min。
　　摻雜濃度與種類對ZnO薄膜的性能也有很大的影響。結(jié)果表明一定量的摻雜能夠提高薄膜的結(jié)晶性，但當(dāng)摻雜濃度過高時薄膜的結(jié)晶性降低，這可能是因為在低濃度摻雜時摻雜原子會成為形核中心，從而提高結(jié)晶速率，而當(dāng)過量摻雜時，摻雜原子會在間隙位存在從而降低薄膜的晶體質(zhì)量。當(dāng)Li源和N源分別為LiCl和NH4NO3

3、時，薄膜的結(jié)晶質(zhì)量最佳，但透射率最低。Li源和N源的最佳濃度均為5%。
　　其它工藝參數(shù)如過渡層、有無熱處理、升溫速率也會對ZnO薄膜的性能有很大的影響。結(jié)果表明，當(dāng)沒有過渡層時薄膜的結(jié)晶質(zhì)量更好，這主要是因為摻雜能提高薄膜的結(jié)晶質(zhì)量，當(dāng)無摻雜的過渡層被摻雜層取代時薄膜的結(jié)晶質(zhì)量就會提升。薄膜未經(jīng)熱處理時處于非晶態(tài)，在經(jīng)過熱處理后會結(jié)晶，但薄膜透射率會下降。適當(dāng)提高熱處理過程中的升溫速率能提高薄膜的結(jié)晶質(zhì)量，得出最佳升溫速率10℃