溶胶-凝胶法制备掺镉ZnO薄膜及光学禁带研究

主要研究掺镉ZnO薄膜的光学禁带。采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)旋转涂覆法,在Si(100)上生长掺镉ZnO薄膜,对薄膜的XRD分析表明,掺镉ZnO薄膜仍为六角纤锌矿结构,并沿c轴择优取向生长。通过实验优化出本工艺条件下的较佳参数:退火温度为800℃,x(Cd)=6%~8%;以普通玻璃为基片的透射光谱表明掺镉ZnO薄膜的禁带宽度约为3.22 eV,比纯ZnO晶体禁带宽度3.30 eV明显减小,适度掺镉可降低薄膜的光学禁带宽度。     

Sol-Gel法制备ZnO:Cd薄膜及结构特性研究

采用Sol-Gel法,结合旋转涂覆技术在Si(100)衬底上制备了ZnO∶Cd薄膜,并对其在600~800℃热处理。X-射线衍射仪(XRD)结果表明,ZnO∶Cd薄膜具有与ZnO同样的六角纤锌矿结构,且随着热处理温度的升高,(002)衍射峰的强度逐渐增强。峰半高宽(FWHM,ZnO(002))不断减小,并沿c轴择优取向生长;Cd掺杂后,未出现CdO或其他镉化物等杂质相,但在(002)峰-峰顶出现了分叉(多峰)现象。随着退火温度的升高,多峰消失,但这方面的报道甚少。扫描式电子显微镜(SEM)显示ZnO∶Cd晶粒粒径分布情况及表面形貌特征。以石英为基片的透射光谱实验计算表明,ZnO∶Cd薄膜的禁带宽度平均为3.10 eV;800℃,x(Cd)=8%样品的禁带宽度为2.80 eV,比纯ZnO晶体禁带宽度(3.30 eV)明显减小,这说明适度掺镉可降低薄膜的光学禁带宽度。     

溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜及表征

采用溶胶-凝胶法在石英玻璃衬底上使用旋转涂覆技术生长了Zn O薄膜.对薄膜的XRD分析表明Zn O薄膜为纤锌矿结构并沿c轴取向生长.透射光谱表明薄膜的禁带宽度为3.2 8e V ,与Zn O体材料的禁带宽度3.30 e V基本相同.用光致发光谱分析了经过5 0 0～70 0℃热处理获得的Zn O薄膜,结果表明Zn O薄膜在室温下有较强的紫外带边发射,但当热处理温度高于70 0℃时,可见光波段发射明显增加     

退火对MOCVD法生长ZnO薄膜性能的影响

采用MOCVD方法在(001)Si衬底上生长ZnO薄膜,并在空气中800℃退火1 h.生长及退火样品的XRD图谱均显示了较强的(002)ZnO衍射峰,表明ZnO薄膜为c轴高取向生长.光电子能谱(XPS)分析显示,退火后ZnO薄膜从富Zn生长变为富O生长.在样品的室温PL 谱中,观察到未退火样品的紫外发射峰的中心为3.28 eV,并观察到退火样品位于3.30 eV的自由激子发射峰和位于3.23 eV的施主-受主对的复合发光峰.实验结果表明,退火后ZnO薄膜的晶体质量得到提高.     

沉积电流对ZnO薄膜的结构和光学性质的影响

采用阴极电沉积的方法在导电玻璃上制备了ZnO薄膜.研究了沉积电流对薄膜结构特性和光学特性的影响.XRD分析表明ZnO薄膜为纤锌矿结构,晶粒尺寸随电流的增大而增大,择优取向随电流的变化发生了转变.光学测试表明样品的透射率最大值可达84%,禁带宽度随电流变化不大,接近于3.3 eV.     

高阻ITO基板上电化学沉积ZnO薄膜的研究

利用电化学沉积法,以65±1℃的0.1mol/LZn(NO3)2水溶液作为电解质溶液,在方块电阻为118Ω/□的氧化铟锡(ITO)玻璃基板上制备了ZnO薄膜。利用扫描电镜观察了ZnO薄膜表面形貌,结果表明随着电极电势的降低或沉积时间的增加,ZnO薄膜表面颗粒的六方形结构逐渐明显。利用X射线衍射技术分析了阴极电势和沉积时间对ZnO薄膜择优取向的影响,结果表明ZnO薄膜的(002)择优取向是随电极电势的下降而逐渐减弱的,而且随沉积时间的增加(002)择优取向也逐渐减弱。透射光谱测量表明,实验所获得的ZnO薄膜在可见光范围内是透光的,平均透过率高达80%～90%,不同阴极电势下的禁带宽度均为3.5eV左右,且在阴极电势为-2.5V时,禁带宽度随沉积时间的增加而逐渐减小。     

ZnO纳米棒/薄膜结构的电沉积制备及性能

以阳离子表面活性剂——十六烷三甲基氯化铵(CTAC)作为添加剂,采用电沉积法在氧化铟锡玻璃基板上制备了ZnO薄膜。并研究了CTAC含量对阴极电流密度、结构、表面形貌、化学态和光学性能的影响。实验发现阴极电流密度和(002)择优取向随CTAC含量的增加而增加。电沉积氧化锌薄膜的表面形貌随CTAC含量的增加由小晶粒变为纳米棒,这表明CTAC在控制表面形貌方面有很重要的作用。X-射线光电子能谱表明Zn2p3/2,Zn2p1/2,O1s的峰位分别为1020.78eV、1046.88eV和530.8eV。CTAC对电沉积的影响可能是由于CTAC的吸附作用改变了不同晶面的表面能和生长动力学。此外,研究了ZnO薄膜的光学性能,结果表明当CTAC含量为3.0mmol/L时,薄膜具有较好的透光性和紫外发射性能。添加不同含量CTAC的ZnO薄膜禁带宽度介于3.27～3.52eV。     

硒化温度对Cu(In, Al)Se2薄膜结构和光学性质的影响

采用了磁控溅射制备Cu-In-Al金属前驱体薄膜,后硒化快速退火得到铜铟铝硒(Cu(In,Al)Se2,CIAS)薄膜.研究了硒化温度对CIAS薄膜晶体结构和光学性质的影响.研究发现CIAS薄膜的晶体结构依赖于硒化温度,其禁带宽度随硒化温度升高发生红移.研究结果表明,CIAS薄膜的最佳硒化温度为540℃,其晶体结构为纯黄铜矿结构,禁带宽度为.34 eV,对应太阳电池理论最大效率的吸收层材料禁带宽度     

MOCVD法制备磷掺杂p型ZnO薄膜

利用金属有机化学气相沉积方法在玻璃衬底上生长了掺磷的p型ZnO薄膜.实验采用二乙基锌作为锌源,高纯氧气和五氧化二磷粉末分别作为氧源及磷掺杂源.实验表明:生长温度为400～450℃时获得了p型ZnO薄膜,而且在420℃时,其电学性能最好,空穴浓度为1.61×1018cm-3,电阻率为4.64Ω·cm,迁移率为0.838cm2/(V·s).霍尔测试和低温光致发光谱证实了该ZnO薄膜的p型导电特性,并观察到薄膜位于3.354eV与中性受主束缚激子相关的发射峰.     

MOCVD法制备磷掺杂p型ZnO薄膜

利用金属有机化学气相沉积方法在玻璃衬底上生长了掺磷的p型ZnO薄膜.实验采用二乙基锌作为锌源,高纯氧气和五氧化二磷粉末分别作为氧源及磷掺杂源.实验表明:生长温度为400～450℃时获得了p型ZnO薄膜,而且在420℃时,其电学性能最好,空穴浓度为1.61×1018cm-3,电阻率为4.64Ω·cm,迁移率为0.838cm2/(V·s).霍尔测试和低温光致发光谱证实了该ZnO薄膜的p型导电特性,并观察到薄膜位于3.354eV与中性受主束缚激子相关的发射峰.