溶胶凝胶法制备w、ti掺杂氧化锌薄膜及其性能的研究

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1、指导小组成员俞宏坤副教授肖斐教授王瑶副教授#科斯理与化擘淳腔楚腔I￡制鲁W．n捧亲氟化辞薄膜aB《目完摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯Abstract⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯．目±章镕论j11ZnO的基本物理性质1A1ZnO的品体结构1．1．2ZnO的缺陷和掺杂1．2ZnO的发光特性l3ZnO的电学性质1,4ZaO薄膜的制备方法1．5ZaO的麻川1．51光电方面的麻川1．5．2稀磁方面的麻埘1．53‘t敏方面的麻川1．5．4压敏方砸的戊川6奉文的研兜内容第：章薄膜制备和表征方法介绍2．1

2、引音2．2Sol—Gel的生长机制2．3溶股．凝胶法制备薄膜常川的方法Sol-Gel的1．艺过程溶腔一鞋法的特点表征方法介纠2．61苊热热重分析2．6．2激光纳米靛度分析2．63薄膜袅面成分分析2．6．4薄胺厚度测试2．65猩尔敏感2．6．6pq搽针测试仪2．6．7紫外一1Ⅱ见吸收兜讲测试2．68薄膜物丰¨结构分析2．69薄膜应瓶形貌分析l320⋯21567890O02345678#料#Ⅱ自1B学溶腚鞋腔Iz剖#W，_掺杂氧化辞薄膜墨兰塑￡目}学位坚2．6．10红外谱㈣检测法第三章过氧化氢处理S01．Gel法制备ZnO薄膜31t璺实验试剂及仪器3．2宴验

3、过样3j样^^测试及结聚讨论3．31溶脞的吸收光谱分析3．3．2十燥溶胶的XRO】生I谱3．3．3凝腔热分析21223．34纳米粒度分析3j5凝腔的红外光诺分析3．36薄膜表面形貌分析3．3．7薄膜的PL谱铡试3．4奉章小结第叫章溶胶凝胶法制备钨掺杂氧化锌薄膜41W掺杂ZnO{j莩腔的制备4．2W：ZnO薄膜的测试2』丧自l384．2lFTIR测试404．22ZWO薄膜的瘫砸化学杏分析423薄膜结构分析4．2．4W掺般zo蒋腔的纳米粒度分析4．25W掺浒胶的紫，r'iJl见吸收光谱4．26老化时n4＆处理温度对薄膜彤貌的影响4,2．7薄膜光学性能及禁带逝

4、度拟台42．9PL谱测试4．3奉章小站第“章溶胶凝胶法制缶Tj掺杂ZnO薄膜5lTi掺杂ZnO溶腔的制蔷5．2Ti：ZnO薄膜的酒试’j表征5．2．1FTIR测试5．2．2薄膜成分分析48525455"叫观∞：2钾曲佗N材料*g自化学瘩＆疆腱I艺剞备wn掺杂氧化锌薄腱厦性能研克《±学往论‘摘要氧化锌是一种直接带隙宽禁带II—vI族化合物半导体材料t具有较大的激子束缚能，可以在室温下实现紫外光的受激发射，为短波长发光器件应用提供了广阔的发展前景。ZnO优异的特性和广泛的应用依赖于高质量，低成本的ZnO薄膜的制各。对于宽带隙半导体而言，引入少量杂质通常能诱导

5、明显的电学和光学特性变化。目前通过掺杂来调节或改善其性能是ZnO薄膜研究的热点之一，如在ZnO薄膜内掺入F，AI、n等元素都可实现n型掺杂，ZnO的电导率可以提高几个数量级；掺入Li、N¨KN、P等元素可以实现P型掺杂；掺入Mn、Co和cr等过渡会属元素，可以使它具有一定的铁磁性：掺杂W，Mo等高价态差金属可以提高ITO薄膜内部的价奋差，改善透明导电薄膜(TCO)薄膜材料光电性。ZnO薄膜的制各方法很多，包括磁控溅射、喷涂、化学气相沉积(CVD)、脉冲激光沉积(PLD)以及溶胶．凝胶法(Sol—Gel)等。溶胶一凝胶法具有工艺设各简单，膜均匀性好、化学计

6、量比容易控制、易掺杂、摆脱了真空系统的束缚、降低成本等优点。但现在很少有关f溶胶一凝胶法制备ZnO：(W、Ti)薄膜性能的研究报道，外展返方而的工作将足有益的探索。奉文采用过氧化氧为络台剂，

7、三【醋酸锌为前躯体，采用将过氧化氢直接加入到溶胶体系的方法制备了新溶胶，在普通玻璃上基片L生长了结品质量较好．取向性好的ZnO本体薄膜。深入研究了过氧化氯加入埘溶胶凝胶法工艺的成膜机理级成膜过程的影响．以及稳定的溶胶体系对薄膜的结品、取向状况以及薄膜形貌等的影响，并目讨论了【艺条件变化对其薄膜性能、结构的影响规律。运JfjxRD、SEM、UV-Vis、XPS、PL和

8、DTA等分析技术进行结果表征，通过DTA、UV-Vis和FTIR分析，验证了适量的过氧化氢加入后使得传统zn溶胶体系中生成了锌一过氧化物束改变了常胤溶胶的内部组成，也改变了溶胶凝腔I．艺制各ZnO薄膜的成膜过程。过氧化氨加入延K了溶胶体系的稳定性，提商了溶腔的成模性。XRD和SEM结果显示，新溶胶所制各的薄膜具有较好的结品性并呈现均匀致密的形貌。PL谱测试结果表明。过氧化氢加入的新溶胶所制备的薄膜显示较强的蓝绿光发射峰。在L述方法的基础L，采用过氧化氢为络台剂制备新溶胶的方法，分别卧过氧化钨、过氧化钍为钨源、钛源，成功制籍了w、11掺杂ZnO薄膜，系统的

9、研究了掺杂埘ZnO薄膜性能、结构的影响。XPS数据!Ill示在ZnO：(W、Ti