单晶ZnS薄膜的制备及氮离子注入后的光学性质研究

发布时间：2023-03-11 07:55

　　硫化锌(ZnS)作为一种重要的宽禁带半导体材料,由于其表现出来的优异的光电性质,在薄膜晶体管、光电探测器、太阳能电池等应用领域具有极大的经济价值,吸引了科研工作者的研究兴趣。调研发现,薄膜材料的表面形貌和结晶质量对其理化性质有着重要影响,所以改善制备工艺条件,获得优质薄膜材料对于研究其理化性质是关键的。本文首先在Si片上利用脉冲激光沉积技术(PLD)制备了ZnS薄膜,研究了不同退火温度对ZnS薄膜的结晶性能的影响。然后,利用离子注入技术对ZnS薄膜进行了氮离子掺杂处理,研究了ZnS:N体系的结构形貌以及光学性能的变化。具体研究内容如下:(1)纯度为99.99%的ZnS陶瓷靶材作为沉积源,利用Nd:YAG型固体激光器脉冲激光沉积系统(Pulsed Laser Deposition,PLD)在单晶硅片衬底上沉积硫化锌薄膜,然后在原位条件下进行退火处理,研究退火温度对薄膜结晶性能的影响。X射线衍射分析表明制备的ZnS薄膜为闪锌矿型,并且薄膜在未退火时结晶质量较差,薄膜表面粗糙度较大。经过退火处理后发现薄膜的晶粒尺寸随着退火温度的升高而增大,同时薄膜的表面粗糙度随着退火温度的升高逐渐减小,退火...

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【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 ZnS材料的结构与性质
    1.3 ZnS的应用研究
        1.3.1 ZnS在发光材料中的应用
        1.3.2 ZnS在透明材料中的应用
        1.3.3 ZnS在紫外光探测器方面的应用
        1.3.4 ZnS在光催化中的应用
    1.4 ZnS薄膜的制备方法
        1.4.1 物理气相沉积法(PVD)
        1.4.2 化学气相沉积法(CVD)
    1.5 本研究的选题思想和主要研究内容
    1.6 本章小结
第二章 实验设备、原理方法及研究内容
    2.1 实验设备及原理
        2.1.1 脉冲激光沉积镀膜技术
        2.1.2 北京同步辐射装置及光电子能谱实验站简介
    2.2 实验方法
        2.2.1 实验药品
        2.2.2 ZnS薄膜的制备
        2.2.3 离子注入技术
    2.3 薄膜性能表征手段
        2.3.1 X射线衍射(XRD)
        2.3.2 原子力显微镜(AFM)
        2.3.3 扫描电子显微镜(SEM)
        2.3.4 光电子能谱(XPS)
        2.3.5 紫外可见分光光谱(UV-Vis)
        2.3.6 光致发光光谱(PL)
    2.4 本章小结
第三章 ZnS薄膜的制备及其晶体结构分析
    3.1 引言
    3.2 脉冲激光沉积法制备ZnS薄膜
    3.3 退火处理对于ZnS薄膜结晶性能的影响
    3.4 小结
第四章 氮离子掺杂ZnS薄膜的制备及其光学性质研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
    4.3 氮离子掺杂ZnS薄膜的结构研究
    4.4 氮离子掺杂对ZnS薄膜的光学性质的影响
    4.5 小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
硕士期间发表文章情况
致谢



本文编号：3759492