ZnO和ZnOEu3+薄膜的制备及其光学特性研究.pdf

《ZnO和ZnOEu3+薄膜的制备及其光学特性研究.pdf》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、AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterStudyontheSynthesisandOpticalPropertiesofZnOandZnO：Eu3+FilmsByJingfenHouSupervisor：ZhifengPanOpticalSchoolofPhysicalandEngineeringMay,2014原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的

2、研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。●●一学位论文作者：俊孚芬日期：冽够年多月侈日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文

3、在解密后应遵守此规定。学位论文作者：俊孓蒂日期：劲，≯年占月／乡日摘要ZnO是一种具有宽带隙(3．37ev)、高激子束缚fl邑(60meV)的N型直接带隙半导体材料。由于具有多种优异特性，使其在薄膜电致激发器件、阴极射线发光器件、显示器、X．射线成像、荧光成像和闪烁基数器等方面得到了广泛应用。利用水热法制备的ZnO薄膜不仅具备其它常见方法制备的样品所具有的特性，而且成本较低，操作过程简单以及易于实现掺杂等诸多优点。此外，Eu3+掺杂ZnO薄膜因具独特的发光特性，是一种非常具有潜力的掺杂改性方法。本文利用直流磁控溅射法与水热法相结合成功的制备了不同结构形貌的ZnO薄膜及

4、ZnO：Eus+薄膜，并分别采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、分光光度计、PL谱和Raman谱深入研究了不同实验参数对ZnO薄膜和ZnO：Eu3+薄膜的微观结构及光学特性的影响。研究结果如下：(1)采用CS．300直流磁控溅射镀膜仪制备的ZnO薄膜均呈现(002)、(101)、(102)、(103)衍射峰特征的六角纤锌矿结构，且沿(002)晶面C．轴择优取向生长。随着沉积温度的升高，(002)衍射峰的强度先增强后减弱。在沉积温度为250℃时ZnO薄膜结晶质量达到最佳。在可见光区内ZnO薄膜样品平均透射率均高于80％。随着沉积温度的升高，ZnO薄膜的本征特征发光峰的位置

5、随点缺陷增多而发生明显的红移。(2)采用水热法在直流磁控溅射制备的ZnO种子层上生长ZnO薄膜。深入研究了水热反应时间和温度对ZnO薄膜的微观结构及其光学特性的影响。结果表明：所有薄膜样品均沿(002)晶面C．轴择优取向生长，反应时间和反应温度的变化造成ZnO薄膜的取向、平均晶粒尺寸及表面颗粒分布程度的演变。在水热反应条件为12h、95℃时，薄膜样品的(002)衍射峰的强度最强，而且薄膜表面颗粒分布均匀致密。随着水热反应时间的延迟，平均透射率先增大后减小。随着水热反应温度的升高，薄膜的压应力增大，达到一定的程度会使衬底上的薄膜脱落。无论通过控制水热反应时间还是水热反应

6、温度制备的所有ZnO薄膜的光致发光PL谱均具有相似的特征，且PL谱变化趋势也几乎一致，在12h、95℃条件下制备的ZnO薄膜样品的自由激子发光强度最强。与前章结果比较，该方法制备的样品具有较好的结晶质量，另外ZnO的本征特征发射峰也比较强而且很尖锐。摘要(3)采用水热法在直流磁控溅射制备的ZnO种子层上生长ZnO：Eu3+薄膜。研究表明：ZnO：Eu3+薄膜的微观结构和光学特性与Eu3+掺杂摩尔百分比(RE。'Zn)及退火处理温度改变引起的结晶程度和表面颗粒大小的变化密切相关。所有的ZnO：Eu3+薄膜均具有(002)、(101)、(103)特征衍射峰的六角纤锌矿结构

7、，且沿(002)晶面择优取向生长，其强度随掺杂比例和退火温度的改变，先增强后减弱，Eu3+以替位的形式进入ZnO晶格中，薄膜表面由颗粒组成。在REu／Zn=5％和退火温度为600℃时，ZnO：Eu3+薄膜的(002)衍射峰的半高宽值最小，而且5D。-÷7F2能级跃迁产生的红色发光峰的强度最大。由于Eu3+半径大于Zn2+半径，当不同比例的Eu3+以替位的形式进入ZnO晶格必定会引起薄膜的微结构和发光特性的改一变。随着退火温度的升高导致薄膜表面光散射程度与表面颗粒分布情况改变，使平均透射率和5D。一7F2跃迁产生的发光峰先增强后减弱。通过掺杂前后的拉曼