ZnO薄膜掺杂的研究

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sym409198933
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ZnO是Ⅱ-Ⅵ族直接宽禁带半导体材料,室温下禁带宽度为3.37eV,在光电器件等领域有着巨大的应用前景。要实现氧化锌在光电等领域的实际应用,仍有许多问题亟待解决,例如 p型 ZnO的掺杂,同质 p-n结的制备。同时,其掺杂机理及相应的发光机制也是目前重要的探讨内容。运用溶胶凝胶法制备 Li-N或Na-N共掺杂 ZnO薄膜则少有报道,本文采用溶胶凝胶法制备出了 ZnO掺杂纳米薄膜,研究了不同掺杂元素以及浓度的变化对薄膜结构、光学等性能的影响。  采用溶胶-凝胶法在石英衬底上沉积 Li-N共掺 ZnO纳米薄膜,研究了热处理温度和Li掺杂浓度对 ZnO纳米薄膜结构和光学性能的影响。结果表明,适度的 Li掺杂,以及热处理温度的适度升高,会导致 ZnO(002)峰的半峰宽减小,薄膜结晶质量明显改善,但过高浓度的掺杂或过高的热处理温度,则会诱发新的缺陷,导致结晶质量下降。另外 Li掺杂引起 ZnO薄膜的光学带隙发生变化,使得未掺杂样品紫光发光最强转变为掺杂后样品的紫外发光最强。  采用溶胶-凝胶法制备 Na、N共掺杂 ZnO薄膜,考察了不同 Na掺杂浓度对薄膜结构和光致发光特性的影响。结果表明,Na、N共掺杂 ZnO纳米薄膜呈现出良好的 c轴择优生长取向,一定量 Na的引入对晶体结构有影响,随着 Na掺杂浓度的增加,(002)晶面间距增加,相应地该峰的峰位发生向小角度微量移动。不同量的掺杂对其薄膜结晶质量也有影响,随着 Na掺杂浓度的升高,相应的试样(002)峰的半高宽(FWHM)的数值呈现出先减小后增大的趋势。另外,在Na掺杂浓度较低情况下,试样表现出较强的紫光发射;随着 Na含量的增加至6:100时,390nm处的紫外发光开始占优势;高浓度掺杂,薄膜结晶质量下降,其紫外发射受到影响,紫外峰和紫光峰的高度差减小,甚至出现了紫光光强超出紫外光强的趋势。
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