溶胶-凝胶法制备mg掺杂zno薄膜的微结构与光学性质new

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1、万方数据39卷第5期人工晶体学报v。1．39N。．5垫!Q生!Q旦』Q型型丛Q!坠堕!旦婴鱼￡塾羔翌垒堡一——．Q!!!生!：垫!壁一：溶胶-凝胶法制备Mg掺杂ZnO薄膜的微结构与光学性质黄凯1，吕建国2，刘先松3，唐震1(1．安徽建筑工业学院数理系，合肥230601；2．合肥师范学院物理与电子工程系，合肥230601；3．安徽大学物理与材料科学学院，合肥230039)摘要：采用溶胶．凝胶技术在Si(III)和石英玻璃衬底上制备了Mg掺杂ZnO薄膜。用x射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)和紫外．可见(uV．Vis)分光光度计测试薄膜的微结构、表面

2、形貌和光学性质。结果表明：所得Mg掺杂ZnO薄膜仍为六角纤锌矿型结构，呈C轴方向择优生长，随着退火温度升高，薄膜的晶格常数c由0．5288nm减小到0．5278am，粗糙度从3．8am增大到6．5Ilm，光学带隙由3．26eV增大到3．31eV。关键词：Mg掺杂ZnO薄膜；溶胶．凝胶法；微结构；光学性质中图分类号：0484文献标识码：A文章编号：1000-985X(2010)05一1171-05MicrostructueandOpticalPropertiesofMg-dopedZnOThinFilmsPreparedbySol-gelMethodHUANGKail，LVJi

3、an—gu02，LIUXian—son93，TANGZhenl(1．DepartmentofMathematic&Physics，AnhuiUniversityofArchitecture，Hefei230601，China；2．DepartmentofPhysicsandElectronicEngineering，HehiNormalUniversity，Hefei230601，China；3．SchoolofPhysicsandMaterialScience，AnhuiUniversity，Hefei230039，China)(Received5May2010，accep

4、ted8June2010)Abstract：Mg—dopedZnOthinfilmswerepreparedbysol-gelmethodonSi(111)andquartzglasssubstrates．Themicrostructure，morphology，andphotoluminescenceoftheMg—dopedZnOthinfilmswerestudiedbyX—raydiffraction，atomicforcemicroscopy，scanningelectronmicroscopy，andfluorescencespectrophotometer．Th

5、eresultsindicatedthattheMg—dopedZnOthinfilmsarepolycrystallincwithhexagonalwurtzitestructureandahigherpreferentialc—axisorientation．Astheannealingtemperatureincreasing，thelatticeconstantcdecreasesfrom0．5288amto0．5278nm，therootmeansquareincreasesfrom3．8nmto6．5am．andthebandgapincreasesfrom3．2

6、6eVto3．31eV．Keywords：Mg—dopedZnO；sol—gelmethod；microstructure；opticalproperties引言ZnO属于Ⅱ．Ⅵ族化合物半导体，是一种重要的直接带隙宽禁带材料，它具有良好的化学稳定性和热学稳定性。在室温下，ZnO的禁带宽度为3．37eV，激子束缚能高达60meV。已被广泛应用到表面声波器件‘¨、光发射二极管‘2I、太阳能电池上的透明电极和抗反射膜‘3

7、、光波导‘41和气敏传感器‘51等领域。为了获收稿日期：2010-05-05；修订日期：2010-06-08基金项目：国家自然科学基金(No．50672001)；

8、安徽省高等学校省级自然科学研究重点项目(KJ2010A284)作者简介：黄凯(1979-)，男，安徽省人，硕士。E．mail：hkail999@yahoo．c,om．ca万方数据人工晶体学报第39卷得结晶质量较好、具有独特光、电、磁性能的ZnO薄膜，研究人员对ZnO薄膜进行了掺杂，Mg掺杂ZnO薄膜在光电器件领域具有广泛的应用前景。因此，对Mg掺杂ZnO薄膜光电特性研究受到科研工作者的高度重视。目前，许多薄膜生长技术可以用于制备Mg掺杂ZnO薄膜，包括脉冲激光沉积【6’川、电子束蒸发旧J、磁控溅射一'1