金離子注入氧化鋅薄膜引起的改性研究.pdf

1、通過磁控賤射法在玻璃基底上制備了厚度約為300 nm的氧化鋅薄膜，室溫下采用80 keVAu離子對該薄膜進行注入，注入劑量為2×1015/c㎡。制備態(tài)及注入ZnO樣品隨后在氮氣氣氛下進行退火1小時，退火溫度范圍為100到700℃。借助于X射線衍射譜儀、X射線光電子能譜儀、紫外-可見-近紅外分光光度計、熒光分光光度計和原子力顯微鏡等多種測試分析手段研究了ZnO薄膜的結(jié)構(gòu)、表面形貌、化學(xué)成分和光學(xué)性質(zhì)。研究結(jié)果表明：對于制備態(tài)的ZnO薄膜，

2、高溫退火會使得薄膜的結(jié)構(gòu)得到了明顯的改善。具體表現(xiàn)在：晶粒長大和光學(xué)透射率明顯增加，同時光致發(fā)光強度也隨著退火溫度的增加而顯著增加。金離子注入會導(dǎo)致ZnO薄膜的表面結(jié)構(gòu)受損和光學(xué)性能的惡化。隨后退火至300℃，使得薄膜的結(jié)構(gòu)得到了明顯的恢復(fù)，且光學(xué)性能得到了明顯的改善。具體表現(xiàn)在：X射線衍射主峰（002）、（103）隨著退火明顯增強，光學(xué)透射率明顯增加，光致發(fā)光強度也隨著退火溫度的增加而顯著增加。進一步退火到600℃，X射線衍射主峰（0

3、02）、（103）和光致發(fā)光強度雖然隨著退火明顯增強，但是光學(xué)透射率卻在下降。退火至700℃透過率大幅上升。PL測試結(jié)果顯示在所有未注入的樣品中均出現(xiàn)了2.38、2.65、2.75和3.0 eV四個可見發(fā)光帶，而對應(yīng)于本征的紫外發(fā)光帶沒有觀測到。3.0 eV跟鋅間隙子有關(guān)，2.65 eV歸結(jié)于電子從離子化的氧空位能級躍遷到價帶產(chǎn)生的發(fā)光，而2.75 eV處的藍光源于氧空位淺施主能級上的電子到價帶上的躍遷。2.38 eV綠光發(fā)射源于氧空位