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Sol-Gel法制备掺铝氧化锌薄膜及其性能研究

作　者: 杨春容
导　师: 袁正希；邓宏
学　校: 电子科技大学
专　业: 应用化学
关键词: 掺铝氧化锌薄膜吸收边蓝移 Sol-Gel 紫外响应
分类号: O614.241
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

掺铝氧化锌(ZnO:Al)薄膜是一种重要的宽禁带半导体材料,具有可见光透过率高、紫外光吸收的特点。ZnO:Al薄膜的紫外吸收边可随掺铝浓度增加而蓝移,此性质在短波光电器件领域具有潜在的应用价值,如紫外探测器件领域,因此对掺铝氧化锌薄膜的制备及其性能研究具有重要的现实意义。本论文主要从事ZnO:Al薄膜的制备及其结构、性能的探索研究,为制备ZnO:Al薄膜紫外探测器提供实验依据。采用Sol-Gel法在普通玻璃、石英及Si(100)衬底上制备了ZnO薄膜,分析了衬底、薄膜厚度、预处理温度及退火温度对薄膜结构的影响。实验结果分析表明:Si(100)衬底上制备的ZnO薄膜结晶质量较好,预处理及退火温度升高有利于ZnO薄膜的结晶。采用Sol-Gel法制备了ZnO:Al薄膜,并对其结构、性能进行了详细的研究。X射线衍射分析表明,当掺铝浓度在0%~30%范围内时,其(002)衍射峰强度随掺铝浓度增加而降低。X射线光电子能谱分析表明:ZnO:Al薄膜中O1s电子结合能随掺铝浓度增加而增大,Zn外层电子结合能受掺铝浓度的影响较小,仅在掺铝浓度达到30%时才有明显的化学位移,约0.4~0.5eV。吸收谱分析表明:ZnO:Al薄膜的紫外吸收边随掺铝浓度增加而蓝移,掺铝浓度为20%～50%的薄膜紫外吸收边截止波长蓝移至300nm以下。ZnO:Al薄膜的光电性能分析表明,30%掺铝浓度的薄膜具有较好的紫外响应特性,在260nm紫外光照射下(5V偏压下),光电流可达到400μA。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-19
  1.1 氧化锌的基本性质  9-10
  1.2 掺铝氧化锌薄膜研究动态及其应用  10-13
    1.2.1 透明导电膜  11
    1.2.2 红外反射膜  11-12
    1.2.3 发光二极管  12
    1.2.4 气体传感器  12
    1.2.5 压敏器件  12-13
    1.2.6 紫外探测器  13
  1.3 掺铝氧化锌薄膜的制备方法  13-17
    1.3.1 反应蒸发法  13
    1.3.2 电子束蒸发法  13-14
    1.3.3 脉冲激光沉积法  14
    1.3.4 化学气相沉积法  14-15
    1.3.5 原子层外延法  15
    1.3.6 喷雾热分解法  15-16
    1.3.7 溅射法  16
    1.3.8 溶胶-凝胶法  16-17
  1.4 本论文选题意义及研究内容  17-19
第二章掺铝氧化锌薄膜表征手段  19-24
  2.1 X 射线衍射(XRD)  19-20
  2.2 X 射线光电子能谱（XPS）  20-21
  2.3 扫描电子显微镜（SEM）  21
  2.4 紫外-可见分光光度计（UV-VIS）  21-22
  2.5 光致发光谱（PL）  22-24
第三章 SOL-GEL 法制备掺铝氧化锌薄膜  24-31
  3.1 制备溶胶  25-26
  3.2 处理衬底  26-27
  3.3 成膜  27-28
  3.4 预处理  28-29
  3.5 退火  29-31
第四章实验结果及分析  31-54
  4.1 氧化锌薄膜结构分析  31-36
    4.1.1 衬底对氧化锌薄膜结构的影响  31-33
    4.1.2 预处理温度对氧化锌薄膜结构的影响  33
    4.1.3 退火温度对氧化锌薄膜结构的影响  33-35
    4.1.4 厚度对氧化锌薄膜结构的影响  35-36
  4.2 掺铝氧化锌薄膜结构分析  36-40
  4.3 掺铝氧化锌薄膜XPS 分析  40-46
  4.4 掺铝氧化锌薄膜表面形貌分析  46-48
  4.5 掺铝氧化锌薄膜光学性能分析  48-52
    4.5.1 掺铝氧化锌薄膜的吸收光谱  48-50
    4.5.2 掺铝氧化锌薄膜的光致发光谱  50-52
  4.6 掺铝氧化锌薄膜光电性能分析  52-54
第五章主要结论  54-55
致谢  55-56
参考文献  56-59
作者攻硕期间取得的成果  59-60
作者简介  60

Sol-Gel法制备掺铝氧化锌薄膜及其性能研究

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