ZnWO,4单晶为衬底溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜

《ZnWO,4单晶为衬底溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、摘要氧化锌(ZIlO)是一种具有六方纤锌矿结构的宽带隙半导体材料，室温下带隙宽度高达3-37eV。由于氧化锌具有较高的激子束缚能(60mev)，使其在室温下具有较强的激子发光，因而被认为是制作紫外和蓝光半导体激光器的合适材料。本文采用溶胶．凝胶(soI．gel)工艺以znw04单晶作为衬底材料，成功制备出透明的znO薄膜。采用的溶胶体系是以乙二醇甲醚为溶剂，醋酸锌为前驱体，乙醇胺为稳定剂反应制得。镀膜方法采用浸渍提拉法，经过干燥、预烧、退火，最后形成透明的多晶ZnO薄膜。采用三“3。I)正交实验对工艺参数进行了优化，通过分析得到一组较优的工艺参数：预烧温度330℃、退火温

2、度600℃、提拉速度lOⅡ蚰／min、镀膜层数15层。通过光学显微镜对薄膜的成核生长过程进行了观察。实验结果表明：ZIlO薄膜的形成经历了表面成核、晶粒长大和岛的形成三个不同的阶段。由于s01．gel法制备znO薄膜时，znO晶核的生长是在远离平衡的条件下进行的，生长过程非常复杂，其生长形态往往呈树枝状的枝晶，传质不均匀性导致尖端随机分叉，进而产生分形形态。通过控制薄膜的生长条件，选择合适的生长工艺参数，可以使生长界面处于稳定状态，从而控制枝晶生长、分形生长及失稳分解。通过XRD分析得知，znO薄膜为六方晶系纤锌矿结构，具有高度的c轴取向性。样品在退火温度为600℃时，衍

3、射峰强度最大，取向性最好。薄膜表面均匀致密，由许多星状晶粒组成，晶粒尺寸大约为40～80砌左右，单层镀膜厚度约为106～150姗。利用RF．540荧光分光光度计测试了样品的荧光光谱，分析了不同工艺参数和不同基体材料对ZnO薄膜光学性能的影响。结果表明：随着预烧温度和退火温度的增加，zn0／znw0。的相对强度先增大后减小。温度过高或过低都不利于薄膜生长，最佳预烧温度在330℃附近，最佳退火温度在600℃附近，这与J下交实验法得到的结果是一致的。不同基体材料上的光学性能分析得知：发光峰位的偏移与znO薄膜的生长应力和与衬底的品格失配有关。关键词溶胶．凝胶法；znO薄膜：表顽

4、形貌：znw04衬底ABSTRACTZincoxideisawideband-gap(3．37eV)compoundsemiconductorwithwurtzitecrystalslructureDueto111ela唱eexcitationbindingene唱yof60mev'whichensurestllehighemcientexcitonicemissionatmomtemperature，itisregardedasoneoftlIemostpromisingmateriaIsforfabricatingemcientultraviolet(UV)柚dblu

5、elightsemiconducloremittingdeVices．Inttlispaper'transparentZn0t11infilmswerepreparedonZnW04crystalsUIbs仃：重teby∞l·geltechnolog弘Theo唱anosolSystemwerecOmposedOfprecurS0rzi】∞acetate(Zn(AC)2‘2H20)，solventethyleneglycolmo∞methyletller’stabilizeret}啪10l锄ine．Homogenous，tmnsparent，polycrystalIineZ

6、n0tllinfilmswerep哟埘ededfinallybyimmersionpullingtechniqueafterdWing，pre-蛐eali唱，an∞aling．neoptimumtechnologicalpar啪eterWeregairl甜by以34)onllogollalexpcriment．Thepar锄eterSwerepre一锄ealingtempemture330℃，an∞alingtcmperature600℃，pullingVeIocitylOmm／min，andplated蛀lms15layeLnlefilmsgmwtllprocesses

7、wereobservedbyopticalmicroscope．TheresultSshowtIlat瑚filInswerefomlcdinthrcediff色rentstagesf幻mnucleationons眦{bce，gfain掣_owmtoisl雅dfomation．Thefilmsgrowmmodeswerecombinationoflayc璐growtll锄dislandsgrowm．Becausezn0crystalnucleusweregrownmldernon-仪l试libri眦删mon，itisinevit