ZnO是一种宽禁带直接带隙化合物半导体材料,具有六方晶系纤锌矿型晶体结构,它在室温中其禁带宽度为3.37eV,激子束缚能为60meV,ZnO薄膜具备高的电阻率和良好的C轴结晶择优取向,这使得它具有良好的压电常数和机电耦合系数。未进行掺杂的ZnO薄膜的性能是不稳定的,不适宜直接用来进行材料的制备。由于ZnO不仅具有优异的光电性能,化学稳定性能,同时,热稳定性高,十分易于进行各种元素的掺杂,通过掺杂可以提高其性能,在各个领域都有非常大的应用价值。本论文主要阐述了目前全球最新的ZnO薄膜的研究发展情况,对ZnO薄膜的主要制备方法、掺杂方向以及掺杂后的结构性能等方面做了非常详细的介绍。通过对ZnO薄膜进行稀土元素的掺杂,研究不同变量对薄膜的光电性质的影响,为这一新的研究方向提供了大量可靠的实验数据。同时,还提出了稀土元素掺杂后薄膜存在的一些问题以及这一研究方向有待继续开发的一些内容。本实验主要采用溶胶-凝胶法,浸渍提拉工艺制备出稀土元素(Y3+,Nd3+)掺杂的ZnO薄膜,主要考察掺杂浓度、镀膜层数、热处理温度等等因素对薄膜的晶体结构、表面形貌、光电性能等方面的影响。主要的研究内容是采用溶胶-凝胶法分别制备出Y3+和Nd3+掺杂的ZnO薄膜。选择掺杂浓度为1%、2%、3%,镀膜层数为20层、25层、30层,热处理温度为470℃、500℃、530℃。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外分光光度计、拉曼光谱仪等仪器设备,对薄膜样品进行了分析,得到薄膜的晶体结构、表面形貌、晶粒尺寸、方块电阻等等。通过对所制备样品的分析,我们得出：制备的YZO(ZnO:Y)薄膜Y3+掺杂成功,进入ZnO的晶格内。Y3+的掺入使ZnO失去了原有的(002)择优取向,而(101)和(001)衍射峰有所增强。YZO薄膜表面致密均匀,内部结构呈网状,薄膜的平均透光率达到70%左右,透光率随着掺杂浓度的增加呈现出一定的规律,薄膜的电阻随着掺杂离子浓度的增加而先降低后增大。随着镀膜层数的增加,薄膜的透光率有所下降。热处理温度升高可以使薄膜的择优取向增强,晶体长大,同时可以增加薄膜的透光率。对于NZO(ZnO:Nd)薄膜而言,掺杂成功后,ZnO的择优取向完全消失,只是出现了六方纤锌矿型ZnO的三个主要特征峰。并且,随着Nd3+掺杂浓度的增大,薄膜的晶粒有细化的趋势。我们通过溶胶-凝胶法制备出了表面均匀平整的薄膜,ZnO的形态是针状,致密性良好。随着热处理温度的升高,薄膜的紫外吸收边出现了“蓝移”。经过对各个参数的优化,我们得到的Y3+掺杂的最佳工艺条件：Y3+掺杂浓度为1%,镀膜层数为20层,热处理温度为530℃,热处理时间为2h,干燥温度为120℃；Nd3+掺杂薄膜的最佳工艺条件：Nd3+掺杂浓度为3%,镀膜层数为20层,热处理温度为500℃,热处理时间为2h,干燥温度为120℃。冷却方式都是随炉温冷却至室温。