超聲噴霧熱解法制備SN-Mg共摻ZnO薄膜及光電特性的研究.pdf

1、氧化鋅(ZnO)是具有寬的直接帶隙(3.37 eV)和高內(nèi)聚能(1.89 eV)，高透明性，高電子遷移率，大的激子結(jié)合能等的Ⅱ-Ⅵ族半導(dǎo)體材料。由于其具有這些特性，極大的引起了人們的關(guān)注，在有機(jī)發(fā)光二極管、紫外光電器件、傳感器、太陽能電池等方面擁有廣泛的應(yīng)用。
　　本文中，詳細(xì)的介紹了ZnO晶體的結(jié)構(gòu)特性，以及在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。比較多種ZnO薄膜的制備方法的差異，選擇超聲噴霧熱解法(USP)。本文實(shí)驗(yàn)采用石英和玻璃襯底，制備純Zn

2、O薄膜的前驅(qū)體溶液為乙酸鋅，并以乙酸鋅、氯化錫和乙酸鎂為前驅(qū)體溶液制備了Sn-Mg共摻ZnO薄膜。針對(duì)制備樣品的表征，采用了PL譜、XRD、SEM等測(cè)試技術(shù);并對(duì)樣品薄膜的形貌、結(jié)晶質(zhì)量、透過率、導(dǎo)電率等進(jìn)行了研究分析。
　　研究結(jié)果表明:Sn-Mg共摻增強(qiáng)了ZnO薄膜(101)方向的擇優(yōu)生長(zhǎng)。改變摻雜物質(zhì)的濃度，在制備的Sn-Mg共摻ZnO薄膜樣品中，溶液原子比Zn∶ Mg∶ Sn=97.6∶2∶0.4時(shí)，結(jié)晶質(zhì)量?jī)?yōu)異，具有很好

3、的光學(xué)性能和電學(xué)性能。通過PL譜可以看到有明顯的紫光發(fā)射峰，且紫外吸收邊有明顯的藍(lán)移，導(dǎo)電性能明顯提高。證明了溶液原子比Zn∶ Mg∶Sn=97.6∶2∶0.4時(shí)，薄膜具有很好的光電性能。沉積時(shí)間的改變，也引起了薄膜性能的變化，當(dāng)沉積時(shí)間為7min時(shí)，薄膜結(jié)晶質(zhì)量最好。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及圖譜的分析，可以得到超聲噴霧熱解法制備Sn-Mg共摻ZnO薄膜的最佳方案:襯底溫度為440℃、噴嘴與襯底之間的距離為4cm、溶液原子比Zn∶ Mg∶ Sn=