氧化鋅（ZnO）是一種獨特的寬禁帶半導(dǎo)體材料。ZnO具有高達60meV的激子結(jié)合能,300K下的Eg=3.37eV。由于ZnO具有多種優(yōu)異的特性,使其在壓電器件、發(fā)光器件、激光器、紫外探測器等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。其中,在ZnO薄膜中摻雜可以提高其光致發(fā)光的特性,而雙摻雜已經(jīng)成為現(xiàn)階段的研究熱點。采用溶膠-凝膠工藝來制備ZnO薄膜、MgxZn1-xO薄膜（x=0.18、0.20、0.22）和NayMg0.2Zn0.8-yO 薄膜（y=0.01、0.02、0.03、0.04、0.05）,首先對薄膜樣品進行 SEM和XRD的表征,研究Na+、Mg2+的摻雜濃度和350℃～500℃范圍內(nèi)的退火溫度對薄膜的表面形貌及結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明,Mg0.20Zn0.800薄膜晶粒分布均勻,在（002）晶面的衍射峰強比ZnO薄膜提高79.93%;Na0.02Mg0.2Zn0.780薄膜晶粒均勻致密,c軸擇優(yōu)取向生長,衍射峰強比Mg0.20Zn0.80O薄膜提高288.28%;退火溫度T=450℃時,Na0.02Mg0.2Zn0.78O薄膜表面更加光滑,衍射峰強比未退火時提高48.25%。然后對 ZnO... 

【文章來源】：長春理工大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：59 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

氧化鋅的晶體結(jié)構(gòu)[4]

20第3章Na-Mg共摻ZnO薄膜的形貌與結(jié)構(gòu)研究工藝參數(shù)的改變會對薄膜樣品的表面形貌和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的影響。本章對ZnO薄膜、MgxZn1-xO薄膜（x=0.18、0.20、0.22）及NayMg0.2Zn0.8-yO薄膜（y=0.01、0.02、0.03、0.04、0.05）進行表面形貌和結(jié)構(gòu)的表征。研究Mg2+的摻雜量對薄膜的表面形貌和結(jié)構(gòu)的影響，并尋找薄膜成膜的質(zhì)量和結(jié)晶度較好的MgxZn1-xO薄膜（x=0.18、0.20、0.22）即確定x值。然后在該薄膜的基礎(chǔ)上，研究Na+的摻雜量對薄膜的表面形貌和結(jié)構(gòu)的影響，并尋找晶粒大小一致、晶粒分布均勻、薄膜表面平整光滑的NayMgxZn1-x--yO薄膜（y=0.01、0.02、0.03、0.04、0.05）即確定y值。最后在該薄膜的基礎(chǔ)上，在30min的退火時間、退火氣氛為空氣的條件下，研究不同的退火溫度（T=350℃、400℃、450℃、500℃）對薄膜的表面形貌及結(jié)構(gòu)的影響，并尋找最佳的退火溫度。3.1Na-Mg共摻ZnO薄膜的表面形貌研究3.1.1摻雜濃度對共摻薄膜表面形貌的影響從薄膜的表面形貌測試圖中可以直觀地看出薄膜質(zhì)量的優(yōu)劣，進而直接影響到薄膜的性能，所以對薄膜表面形貌影響因素的研究較為重要。其中，摻雜濃度的不同會導(dǎo)致ZnO薄膜表面形貌出現(xiàn)一定的差異。（1）ZnO薄膜的表面形貌對ZnO薄膜的表面形貌表征，測試結(jié)果如圖3.1所示。由圖3.1可以看出，ZnO薄膜的顆粒大小是不同的，晶粒分布較為雜亂。圖3.1ZnO薄膜的SEM圖（2）Mg摻雜量對MgxZn1-xO薄膜表面形貌的影響

21對Mg摻雜量不同的MgxZn1-xO薄膜（x=0.18、0.20、0.22）進行SEM的測試，測試結(jié)果如圖3.2所示。（a）（b）（c）圖3.2MgxZn1-xO薄膜的SEM圖（x=0.18、0.20、0.22）（a）Mg0.18Zn0.82O薄膜（b）Mg0.20Zn0.80O薄膜（c）Mg0.22Zn0.78O薄膜由圖3.1和圖3.2（a）、（b）、（c）可以看出，相比于ZnO薄膜，摻雜Mg之后的MgxZn1-xO薄膜（x=0.18、0.20、0.22）的晶粒分布均勻致密，薄膜表面較為平整。由圖3.2（a）看出，Mg0.18Zn0.82O薄膜的晶粒尺寸范圍在25~50nm左右，薄膜表面是不光滑的。因為Mg2+摻雜量不足，雖然Mg2+占據(jù)了晶格位置，但是有些被Mg2+替代的Zn2+會以團簇或者間隙離子的狀態(tài)分布在Mg0.18Zn0.82O薄膜內(nèi)，使得薄膜表面是粗糙的。由圖3.2（b）看出，Mg0.20Zn0.80O薄膜的晶粒尺寸范圍在20nm~25nm左右，薄膜晶粒的數(shù)目增多，尺寸減校因為Mg2+摻雜量的增加，Mg2+逐漸替代了Zn2+，Zn2+含量減小而Mg2+含量增加，薄膜中Mg2+的均勻分布，使得薄膜表面平整。由圖3.2（c）看出，Mg0.22Zn0.78O薄膜有晶體析出。說明Mg2+的摻雜量越來越多，

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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[2]超聲噴霧熱解法制備Na-Mg共摻ZnO薄膜及光學(xué)性能的研究[D]. 梁鳴.遼寧師范大學(xué) 2014
[3]Na-Mg共摻雜ZnO薄膜的結(jié)構(gòu)及光學(xué)性質(zhì)研究[D]. 鎖雅芹.蘭州大學(xué) 2010



本文編號：3076605