氧化鋅薄膜與納米棒的制備及其性質研究.pdf

1、ZnO是一種寬禁帶(室溫下為3.37 eV)直接帶隙半導體材料，其波長處于近紫外范圍，對可見光是透明的，氧化鋅的激子束縛能約為60 meV。氧化鋅能夠在比較低的溫度下制備，可以用不同的基底來生長，既能用單晶襯底（如藍寶石、Si等）來制備，又能用非晶襯底（如玻璃、塑料等）來制備。除過體單晶和薄膜，氧化鋅的納米構成非常豐富，因為納米結構有比表面積大的特點，所以適用于傳感器領域。此外，氧化鋅的工藝簡單、熱穩(wěn)定性高、體單晶易得等優(yōu)點。因此，Zn

2、O是新一代的光電半導體材料，目前半導體材料與器件研究皆聚焦于此。
　　本論文運用水熱法、化學氣相沉積（CVD）法分別制備了氧化鋅納米陣列和薄膜，涂層對ZnO進行Al摻雜、Ag/N雙摻雜，并制備異質pn結。研討、剖析了氧化鋅納米陣列和薄膜的制備工藝、生長機理及一些相干特性，大部分研究工作和結果如下：
　　1、應用浸漬提拉法在玻璃基片上涂覆ZnO晶種膜層，對晶種生成質量的影響因素如Zn2+濃度、Zn源溶劑、涂覆次數(shù)、退火溫度進行

3、了較為細致的研究分析，并以此為依據(jù)優(yōu)化了二步法的晶種制備工藝。實驗發(fā)現(xiàn)采用0.01M的乙酸鋅乙醇溶液涂覆8到10次并在500℃下退火處理2h可以獲得質量較好的ZnO晶種膜層。
　　2、以上述晶種層作為生長基點，在不同濃度的生長溶液內(nèi)嘗試了ZnO納米棒的恒溫水浴生長，并在不同條件下進行CVD法制備ZnO薄膜，對ZnO陣列和薄膜的SEM圖片做了初步探討與分析。研究發(fā)現(xiàn)，以載玻片作襯底，水熱法采用0.05M的生長溶液在95℃下恒溫水浴生

4、長4h到5h均可獲得取向良好、分布密實、直徑大小均勻的ZnO納米棒及其一維陣列。CVD法采用0.005M晶種溶液，三溫區(qū)管式爐的溫度為800℃-450℃-450℃生長1h，充入O2流量35sccm、Ar2流量10sccm時可獲得顆粒尺寸均勻的ZnO納米薄膜。
　　3、涂層制備ZnO納米薄膜，向其中摻雜Al、(Ag，N)，在n-Si和p-Si上制備薄膜形成異質pn結，并測量它們的電阻值和I-V曲線。對電阻值進行測量，n型摻雜的材料導