ZnO薄膜的制备及前驱液中稀土离子对ZnO形貌、结构和光学性质的影响

来源 :辽宁师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:raulhm
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
ZnO为新型直接宽禁带半导体材料,其室温下禁带宽度为3.37eV,激子束缚能高达60meV。ZnO材料目前在紫外探测、气敏传感和机电耦合等领域发挥了重要作用。众所周知,材料的结构将对其光学和电学性质产生重要影响。研究者们已经采用多种生长技术,制备了不同结构的ZnO材料,并且研究了制备方法和参数对ZnO材料结构、形貌和光学性质的影响。稀土离子掺杂材料在制备光电器件等方面具有重要的应用,研究者们将稀土离子掺杂到ZnO中,并研究了稀土离子掺杂后对ZnO薄膜光、电、磁等性质的影响。然而,关于稀土离子对于湿化学法中制备的ZnO薄膜的结构和光学性质的影响研究较少。本论文研究了超声喷雾法制备ZnO薄膜过程中稀土离子对于其结构、形貌和光学性质的影响,并分析了原因。具体研究内容如下:  一、研究了溶液浓度和衬底温度对超声喷雾热解法中制备的ZnO薄膜性质的影响。首先研究了溶液浓度对ZnO薄膜制备的影响(保持衬底温度为500℃),溶液浓度从10mM逐渐增加到200mM。结果表明,制备的ZnO薄膜均为多晶结构,结构为团簇状。室温光致发光结果显示,所有样品中均出现了一个位于380nm附近的近带边发射(NBE)峰,和一个位于550-650nm的深能级发射(DL)峰,其中80mM-110mM溶液浓度条件下制备的ZnO薄膜中的NBE峰发射最强烈。此外,基于上述实验,选取了优化浓度条件,进行变温生长实验,研究了衬底温度对ZnO薄膜性质的影响,衬底温度从450℃逐渐增加到550℃。当衬底温度为450℃时,各种浓度的溶液条件下得到的ZnO薄膜均呈现六角片状结构,而在500℃条件下制备出了团簇状ZnO薄膜,当衬底温度升高到550℃时,ZnO薄膜仍然体现为团簇状,但是团簇中ZnO微结构尺寸变大。  二、研究了前驱液中加入稀土离子Er3+、Yb3+对超声喷雾热解法中制备的ZnO薄膜性质的影响。实验表明:加入稀土离子的前驱液所制备的ZnO薄膜均呈现六角片状结构。光致发光谱的测试结果表明,加入稀土离子的前驱液所制备出的ZnO的NBE发射峰位较未加入稀土离子的前驱液所制备出的ZnO的NBE发射峰位发生了蓝移。单独加入Er3+离子的前驱液中所获得的ZnO薄膜发射峰强度较未加入稀土离子的前驱液所制备出的ZnO的NBE峰发射强度和NBE/DL比值均有改变;加入Yb3+离子得到的ZnO薄膜的发光峰强度明显下降;共同加入Er3+、Yb3+离子生长成功的薄膜虽呈现六角片状结构,但是得到的ZnO片状结构的尺寸比单独加入Er3+时所得到的变小很多,发生了晶粒细化现象。而X射线能量色散谱测试显示稀土离子并未掺杂到ZnO薄膜中。
其他文献
本论文通过扩展X-射线吸收精细结构(EXAFS)对电沉积法制备的铜铟硒薄膜的局域结构展开研究,取不同的Cu/In比和不同的硒化温度两组样品Cu K边的EXAFS谱图进行对比,通过一系列的
日冕层反常的高温自观测到以来,一直备受科学家们的关注,也提出了多种加热机制,但是都不能对其很好的解释。鉴于其对星际空间的天气预报及反常输运现象有重要的现实意义,所以
ZnO是一种新型的Ⅱ-Ⅵ族半导体材料,室温下禁带宽度为3.37 eV,激子结合能为60meV,具有优良的物理和化学性质。另外,ZnO具有生产原料丰富、成本低廉等优点。目前,ZnO已被广泛应用于
团簇因其独特的微观结构的特点和性质以及在制造和发展具有特殊性能的新材料方面的潜在价值,近年来备受研究者的关注。而对团簇相变的研究是团簇科学中一个很重要的领域,它在理
自爱因斯坦提出含宇宙学常数的宇宙学模型后,宇宙学的问题在国际上开始受到广泛关注。其中,随着人类观测技术的进步,暗物质与暗能量的问题逐渐成为今天最热的话题。为了解释