超声喷雾热解法制备氮铟共掺杂氧化锌薄膜光学性能的研究

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2、段保存、汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后使用本授权书。学位论文作者签名：：塑起指导教师签名：签名日期：／易年易羁>日辽宁师范大学硕士学位论文摘要氧化锌(Zincoxide，简称ZnO)是一种II-VI族宽禁带氧化物半导体材料。被普遍认为是继GaN材料之后的另外一种优秀的光电材料，制备的薄膜被广泛应用于压敏电阻、气敏传感器、体声波器件、声表面波器件、透明电极、紫外探测器等领域。近年来，ZnO作为宽禁带半导体光电材料的研究越来越受到人们的重视。ZnO薄膜具有多项优点，如生长温度低，激子结合能高，

3、受激辐射阀值低等，这些优点可以用于开发基于氧化锌的紫外光探测器、紫外发光二极管和紫外激光二极管等光电子器件。利用异质结制作的激光器、电致发光二极管、光电探测器等，比同质结制作的同类元件的性能优越。异质结器件中很重要的步骤是要能够利用掺杂完成对半导体带隙的调制，以此制备出基于氧化锌的量子阱、超晶格及相关的光电器件。本实验以醋酸锌水溶液为前驱体溶液，分别以醋酸铵和硝酸铟为氮(N)源和铟(In)源，使用自制的超声喷雾热解系统在石英衬底上制备了纯ZnO薄膜，后又在玻璃、石英衬底上制备了氮铟(N-In)共掺杂ZnO薄膜。采用x射线衍射仪(XRD)、扫

4、描电子显微镜(SEM)、紫外一可见光光谱仪(UV—VisSpectrometer)以及透射电镜等测试手段，对ZnO薄膜的结构和性能进行了测试，并根据测试结果研究了各种生长条件下，如衬底温度、前驱物溶液浓度、沉积时间以及退火条件等工艺参数对ZnO薄膜结构和性能的影响。实验结果表明，适宜的沉积温度和前驱体浓度是制备出具有优良性能的掺杂氧化锌薄膜的关键因素。提高衬底温度有利于制备出C轴择优取向生长的ZnO薄膜；450℃时，可以沉积出高质量C轴择优取向的ZnO薄膜；当前驱体溶液浓度从0．02M增加到O．08M，ZnO薄膜的结晶性能越来越好，C轴取向

5、性也越来越明显；但是过高的前驱体溶液浓度和衬底温度却会降低薄膜的致密性。通过对紫外一可见光谱的分析，发现ZnO薄膜的可见光区的透过率同ZnO的微观结构变化有关。在450℃到500℃，在0．05M前驱体溶液浓度下制备出的薄膜均匀致密同时也具有良好的可见光透过率，可以达80％以上。在室温光致发光谱中检测到很强的近带边紫外发光峰，表明薄膜具有较理想的化学计量比和较高的光学质量。关键词：超声喷雾热解法；N-In共掺杂；ZnO薄膜；光致发光辽宁师范大学硕士学位论文Researchaboutopticalpropertiesofzincoxidethi

6、nfilmswithN-InCO—dopedbyUltrasonicspraypyrolysismethodAbstractZincoxideisakindofII—VIgroupwithwidebandgapoxidesemiconductormaterial．Itwasgenerallyconsideredtobeanotherexcellentoptoelectronicmaterialfollowingthegalliumnitridematerial，thefilmspreparedwerewidelyusedinthefield

7、ofvaristor,gassensor,bulkacousticwavedevices，surfaceacousticwavedevices，transparentelectrodesandUVdetector．Inrecentyears，studyofzincoxideasakindofwidebandgapsemiconductoroptoelectronicmaterialshavebeenpaidmoreandmoreattention．Zincoxidethinfilmshavemanyadvantages，suchaslowg

8、rowthtemperature，highexcitonbindingenergy,lowstimulatedemissionthreshold，theseadvantagesC