ZnO—SiO-,2-復合薄膜的結構和熒光特性的研究.pdf

1、ZnO是一種纖鋅礦結構的寬禁帶半導體材料，具有優(yōu)異的光電特性，而SiO<,2>是一種化學性質(zhì)穩(wěn)定的理想的光學透明介質(zhì)。將納米ZnO顆粒復合于SiO<,2>中，研究其微觀結構特征和尺寸效應對發(fā)光特性的影響，對推進納米ZnO材料的實際應用具有重要意義。本文采用脈沖激光沉積(PLD)的方法制備得到納米ZnO-SiO<,2>復合薄膜，并分別通過改變SiO<,2>含量和熱處理，詳細研究了該復合薄膜的結構及其光學性質(zhì)的變化規(guī)律；Zn<,2>SiO<

2、,4>是ZnO和SiO<,2>的高溫形成相，以其作為薄膜介質(zhì)材料，探討了稀土Eu<'3+>在其中的光學特性。獲得的主要結果如下： 1．通過PLD方法在Si(100)襯底上沉積了不同配比的ZnO：SiO<,2>復合薄膜，研究SiO<,2>含量對薄膜的表面形貌及熒光特性的影響。結果表明，當SiO<,2>含量較小時，樣品是一種可以看出顆粒大小形狀的復合薄膜；當SiO<,2>含量達到20％以上時，薄膜樣品表面看不到明顯的顆粒形貌。此外，

3、薄膜的紫外熒光發(fā)光強度和光能隙值都隨著SiO<,2>含量的增多而增大。 2．對SiO<,2>含量為40％的ZnO：SiO<,2>復合薄膜進行不同溫度下的退火處理，研究其結構與熒光特性的變化規(guī)律。X射線衍射和掃描電鏡的結果表明：經(jīng)過700℃退火后，薄膜中開始出現(xiàn)第三相β-Zn<,2>SiO<,4>，薄膜中晶粒的平均尺寸為80 nm；當退火溫度升高到900℃時，納米ZnO晶粒長大且沿著(100)面高度取向生長，700℃退火時生成的第

4、三相β-Zn<,2>SiO<,4>被硅鋅礦型的Zn<,2>SiO<,4>所取代，薄膜顆粒的平均尺寸也增大到150 nm。同時，隨著退火溫度從700*C增加到900℃，薄膜在紫外區(qū)域的熒光峰先增強后減弱，而可見光區(qū)域的發(fā)光帶逐漸減弱直至基本消失。 3．研究了稀土Eu<'2+>在．Zn<,2>SiO<,4>薄膜介質(zhì)中的發(fā)光特性。結果表明，Eu<'3+>在Zn<,2>SiO<,4>薄膜中的發(fā)射峰主要位于590 nm，610 nm，65