溶胶—凝胶法制备Ⅰ-Ⅴ族元素共掺ZnO薄膜

发布时间：2020-03-23 04:13

【摘要】：氧化锌(Zinc oxide,ZnO)是一种具有六方纤锌矿结构的II-VI族直接带隙(3.37eV)金属氧化物,激子束缚能高达60meV,在光电器件的应用上具有很大优势,天然呈n型导电。由于稳定的化学性质和良好的光学、电学特性,并且其自然储备丰富、价格低廉,ZnO被广泛的应用在发光材料、透明电极材料、显示器和窗口材料上。对氧化锌进行合理的掺杂,可以有效改善其光学性能和电学性能,是目前短波长的发光材料领域研究的热点。本文先对薄膜材料进行了介绍,主要包括了薄膜材料的特点和未来前景,接着详细介绍了ZnO材料的结构特征和研究现状,对制备方法进行了比较,最后采用了溶胶-凝胶法制备薄膜。本文以玻璃为衬底,乙酸锌、氯化锂、氯化钾和氯化铵为溶质,乙二醇甲醚为溶剂,乙醇胺为稳定剂制备胶体,采用溶胶-凝胶旋涂法制备了未掺杂的ZnO薄膜和Li-N、K-N共掺的ZnO薄膜,采用了X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、光致发光谱(PL)和紫外-可见分光光度计(UV-VIS)的表征手段对样品的晶体结构、表面形貌、发光性能和透过性能进行了测试。测试结果表明:Li-N、K-N元素的共掺,一定程度上能够增强ZnO薄膜在(002)方向的生长。对于Li-N共掺ZnO薄膜,当Li元素的原子比占6at%和8at%的情况下,薄膜的c轴择优取向明显,ZnO的紫外发光强度增强,缺陷发光减弱,当Li元素掺杂量在6at%时薄膜紫外发光最强。对于K-N共掺ZnO薄膜,其(002)衍射峰强度均高于未掺杂的ZnO薄膜,而对ZnO的近带边发光影响不大,K元素的掺杂量在6at%时的近带边发光强度相对最大。两组掺杂元素对于ZnO薄膜的透过性能影响不大,整体的透过率基本维持在80%以上。
【图文】：

图 1.1 肖特基缺陷和弗伦克尔缺陷Fig.1.1 Schottky defect and Frenkel defect杂质原子进入晶体后也会形成点缺陷，此时一般是置换型或者填隙型缺陷，点缺膜中的含量在百分之十以内，其中以空位为主要的存在形式，图 1.2 为几种常见点缺陷。

4图 1.2 几种常见类型的点缺陷Fig.1.2 common types of point defects陷类型在晶体薄膜中也是普遍存在的，作为一种“线 1012~1013cm-2，相对块状晶体的位错密度（104~106面的缺陷远远少于薄膜，而且不论基片表面情况怎延伸到基体表面，并在周围产生畸变，产生位错的原小岛成型阶段，生长取向是随机不定向的，，这样在接
【学位授予单位】：辽宁师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O484

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 陈淑静;;《薄膜光学》课程教学方法的研究[J];教育教学论坛;2017年10期

2 李滋兰;;介绍一本国外薄膜光学新教材[J];教材通讯;1990年05期

3 陈运祥;LiNbO_3薄膜光波导及其应用(二)[J];压电与声光;1988年04期

4 王金城;梁禾;;最佳色的近似显现[J];山东纺织工学院学报;1988年04期

5 张培基;;薄膜光学中的矩阵方法[J];山东师大学报(自然科学版);1989年01期

6 蔡刚刚;;基于椭偏法的薄膜光学特性的测量——消光法在椭偏法中的应用[J];大众科技;2008年11期

7 ;薄膜光学 光学薄膜参数测试[J];中国光学与应用光学文摘;2006年01期

8 ;薄膜光学 其他[J];中国光学与应用光学文摘;2006年05期

9 江月松,李翠玲,卢维强;一种简易的薄膜光学特性测量装置[J];光学技术;2002年01期

10 ;薄膜光学性质的测定[J];激光与红外;1977年02期

相关会议论文 前10条

1 张金波;郑玉祥;赵冬冬;杨尚东;杨辽;刘谆骅;陈良尧;;铟锡合金薄膜光学性质组分变化研究[A];上海市激光学会2015年学术年会论文集[C];2015年

2 殷文昌;陶呈安;王建方;;后修饰对金属有机框架薄膜光学性质的调控[A];中国化学会第30届学术年会摘要集-第六分会：金属有机框架化学[C];2016年

3 马孜;肖琦;姚德武;;薄膜光学监控信号的数字信号处理[A];2004年光学仪器研讨会论文集[C];2004年

4 张为权;;双轴晶体薄膜光学隧道效应[A];'99十一省（市）光学学术会议论文集[C];1999年

5 杨辽;郑玉祥;杨尚东;张金波;赵冬冬;刘谆骅;陈良尧;;铋薄膜光学性质的温度依赖性研究[A];上海市激光学会2015年学术年会论文集[C];2015年

6 武志勇;徐抒平;崔海宁;徐蔚青;;椭圆偏振法对阳极氧化铝薄膜光学特性的测量[A];第十八届全国分子光谱学学术会议论文集[C];2014年

7 许骥平;张荣君;张远;王子仪;陈磊;黄清华;卢洪亮;郑玉祥;王松有;陈良尧;;ZrO_2薄膜光学带隙及电子缺陷的厚度依赖特性的椭偏研究[A];上海市激光学会2015年学术年会论文集[C];2015年

8 夏晓川;赵龙;史志峰;;采用MOCVD方法在GaAs/p+Si衬底上生长的ZnO薄膜光学和电学特性[A];第十一届全国MOCVD学术会议论文集[C];2010年

9 刘方;杨崇民;张建付;刘永强;刘青龙;王松林;米高园;王慧娜;张芳;;基底温度对制备硫化锌和锗薄膜光学参数的影响[A];第七届高性能特种光学薄膜技术及应用学术研讨会论文集[C];2015年

10 马健波;徐均琪;邹逢;;影响磁控溅射制备TiO_2薄膜性能的因素研究[A];中国真空学会2012学术年会论文摘要集[C];2012年

相关重要报纸文章 前2条

1 记者刘其丕 李晓飞;天津薄膜光学重点实验室成立[N];中国有色金属报;2010年

2 本报首席记者 许琦敏;接力奋斗54年，研制“最强韧”激光薄膜[N];文汇报;2018年

相关博士学位论文 前10条

1 孟凡理;宽光谱响应光电功能薄膜的制备及其光伏性能研究[D];北京化工大学;2018年

2 田吉利;外延氮化镓薄膜用硅纳米图形衬底的制备及评价研究[D];哈尔滨工业大学;2018年

3 储新宏;智能窗用VO_2基薄膜的磁控溅射法制备与性能研究[D];武汉理工大学;2015年

4 王伟广;不同晶型二氧化钛单晶薄膜的制备及其特性研究[D];山东大学;2018年

5 杨雨萌;纳米结构CeO_2薄膜的电沉积机制及其性能研究[D];浙江大学;2018年

6 肖鹏;二维碳基薄膜及其高分子杂化材料的织构与性能研究[D];中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所);2017年

7 陈磊蕾;铜锰锡硫薄膜材料制备及其性质研究[D];华东师范大学;2018年

8 刘士浩;超声喷涂薄膜及其在有机电致发光器件中的应用研究[D];吉林大学;2018年

9 杨刚;铜锌锡硫基薄膜材料微结构的改善及其光电应用研究[D];吉林大学;2017年

10 孟磊;铜镉锡硫薄膜在太阳能电池应用的相关物理问题和机制研究[D];吉林大学;2017年

相关硕士学位论文 前10条

1 韩浚生;钽铌基高折射率薄膜的制备与光学性能研究[D];哈尔滨理工大学;2018年

2 赵其琛;单靶溅射制备铜锌锡硫（CZTS）薄膜及性能研究[D];云南师范大学;2018年

3 郭本龙;铁酸铋系材料的合成及其性质研究[D];华东师范大学;2018年

4 戴伟杰;磁控溅射制备Cu_2ZnSnS_4薄膜及太阳电池性能研究[D];河北大学;2018年

5 田勇;溶胶凝胶硒化法制备Sb_2Se_3薄膜及其在太阳能电池中的应用[D];哈尔滨工业大学;2018年

6 赵遵杰;择优取向ZnO薄膜的EFMS技术制备及光学性能研究[D];郑州大学;2018年

7 张巍;溶胶—凝胶法制备Ⅰ-Ⅴ族元素共掺ZnO薄膜[D];辽宁师范大学;2018年

8 李一鸣;磁控溅射法制备SiCN薄膜及退火处理对其性能影响研究[D];西北大学;2018年

9 孟淼飞;稀土掺杂MoS_2薄膜的制备与光学特性研究[D];苏州科技大学;2018年

10 刘晓辉;高质量氧化亚铜薄膜及其相关功能器件的制备与性质研究[D];山东大学;2018年

本文编号：2596162