溶胶-凝胶法制备zno薄膜

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1、上海大学硕士学位论文摘要ZnO属于六方晶系6ram点群，纤锌矿结构，存在c极轴。(002)高度定向的多晶薄膜能够具有单晶那样优良的压电性(高的机电耦合系数和低的介电常数等)，在声表面波器件领域得到广泛的应用。本论文以二水合醋酸锌、Z,--醇甲醚、乙醇胺、一水合氯化锂等为前驱物，在载玻片衬底上以溶胶一凝胶旋涂法制备了Li：ZnO、Mg：ZnO、(Li．Mg)：Zn0薄膜，试验了掺杂浓度、溶液浓度、热处理温度、旋涂层数等制备工艺对ZnO薄膜结构及电性能的影响，运用XRD、SEM、EDS等对所制得的样品进行了分析和研究，结果表明：适量Li

2、或Mg的掺杂非常显著的促进ZnO薄膜(002)定向、晶粒增大、薄膜致密性增强、电阻率提高；当掺杂浓度过高时(Li／Zn摩尔比>O．1或Mg／Zn摩尔比>O．04)，薄膜的定向性减弱，出现了(100)、(101)等杂峰，薄膜的电阻率下降，晶粒均匀度变差。在掺Li(Li／Zn=0．1)的情况下，随着Mg掺杂浓度的提高，薄膜(002)定向性更好，电阻率增大，其最大值可达8．2×107Qcm：当掺杂浓度过高时(Mg／Zn>0．04)，薄膜的定向性减弱，电阻率下降。适当的溶液浓度、热处理温度、旋涂层数有助于薄膜(002)定向，随着溶液浓度、热

3、处理温度、旋涂层数进一步的增加，薄膜的定向性减弱，出现了(100)、(101)等杂峰。当掺杂浓度过高或过低、溶液浓度过高、热处理温度过高或过低、旋涂层数过少或过多Ht‘，ZnO薄膜中出现了ZnO纳米棒。当掺杂浓度为Li／Zn=0．1和Mg／Zn=0．04、溶液浓度为O．45mol／L、热处理温度为610。C、旋涂7层时，可制备出(002)高度定向、晶粒均匀、表面平整光滑、电阻率高的Li：ZnO、Mg：ZnO和(Li，Mg)：ZnO薄膜。同时，在Sol。Gel法制备的ZnO薄膜样品中观察到ZnO纳米棒。关键词：ZnO薄膜，溶胶凝胶法，

4、(002)定向，掺杂，ZnO纳米棒V上海大学硕士学位论文AbstractZjncoxide(ZnO)isanoncentrosymmetriccrystalwiththehexagonalthestructure(6mm)．ZnOthinfilmswithprofferedorientationalong(002)planeshowexcellentpiezoelectricproperties(1argeelectromechanicalcouplingcoefficientandlowdielectricconstant)，an

5、dhavebeendemonstratedtOworkashighfrequencysurfaceacousticwave(SAW)devices．Inthiswork，ZnOthinfilmsdopedwithLi+，Mga+orLi+／MgZ+havebeenpreparedonglasssubstratebythesol—gelmethodusingzincacetate，2-methoxyeIhan01andmonoethanolamineasstartingmaterials．Theeffectsofprocessingp

6、arameterssuchasdopants，solutionconcentration，postheatingtemperatureandspin—coatinglayersonthemicrostructurestructuresandtheelectricalpropertiesofZnOthinfilmshavebeeninvestigatedbyXRD，SEMandEDSanalysis．TheresultsshowthatproperLi+orM92。dopantscanobviouslyimprovetheeystal

7、tizationandthepreferringorientationalong(002)planeofZnOgrains．Thecrystallinesizeincreasesandthesurfaceofthefilmsbecomedenserandmorehomogeneouswiththeincreaseofdopingamount．Theresistivityofthefilmincreasesfrom0．31x106Qcmforundopedsampleto8．9x106QcmforI,i+／Zn抖=¨sampleand

8、3,2x106QcmforM92+／Zn”=O．04sample，andslightlydemleaseswithfllrtherincreasingdopingamountAtthesametime，otherpeakssuchas