物理法制备ZnO薄膜的方法

ZnO-ZnS复合薄膜的制备及光电性能研究ZnO/ZnS复合薄膜的制备及光电性能研究引言：随着纳米技术和光电材料的发展，复合薄膜材料在光电器件领域具有广泛的应用前景。

ZnO/ZnS复合薄膜作为一种新型的光电材料，在太阳能电池、光电探测器等领域展现出了良好的光电性能。

本文旨在研究ZnO/ZnS复合薄膜的制备方法以及其光电性能，并探讨其在光电器件中的应用前景。

制备方法：制备ZnO/ZnS复合薄膜的方法有多种，本研究选取了溶液法与刻蚀法相结合的方法进行制备。

首先，采用溶液法制备ZnO薄膜，将锌盐在有机溶剂中溶解并在基底上进行旋涂，形成ZnO 膜，然后将ZnO膜放入含有ZnS溶液的反应器中，在特定的气氛和温度下进行反应，使ZnS溶液在ZnO膜上析出形成ZnO/ZnS复合薄膜。

最后，对复合薄膜进行退火处理，以提高膜的结晶度和光电性能。

实验结果与讨论：通过扫描电子显微镜观察复合薄膜的形貌，发现ZnO/ZnS复合薄膜呈现出均匀致密的结构，表面光滑，并且具有较好的结晶性。

X射线衍射分析结果显示，复合薄膜的晶格结构为六方晶系，与ZnO和ZnS的晶格结构相吻合。

紫外-可见光谱表明，ZnO/ZnS复合薄膜在可见光范围内具有较高的透过率，并呈现出明显的吸收峰，显示出良好的光学特性。

此外，通过光电流-电压测试和光电转换效率测试发现，ZnO/ZnS复合薄膜在光电器件中具有较高的光电转换效率和稳定性。

应用前景：基于以上实验结果和分析，ZnO/ZnS复合薄膜具有良好的光电性能，可以广泛应用于太阳能电池、光电探测器等领域。

在太阳能电池中，ZnO/ZnS复合薄膜可用作阳极材料，具有高光电转换效率和较低的电荷复合速率。

在光电探测器中，ZnO/ZnS复合薄膜可用作光吸收层，具有高光吸收能力和较低的暗电流，能够实现高灵敏度的光电检测。

此外，由于制备方法简单、成本较低，ZnO/ZnS复合薄膜具有较高的工艺可行性和商业化前景。

结论：本研究成功制备了ZnO/ZnS复合薄膜，并对其光电性能进行了详细研究。

ZnO薄膜的XRD图 薄膜的XRD 图2 ZnO薄膜的XRD图
XRD图显示： 图显示： 图显示
（1）样品均出现了2θ≈34.75°的较强的(002)衍射峰，说明薄 膜具有垂直于基片平面较好的c轴择优取向 （2）2、3、 4号样品中出现了2θ≈72.5°的微弱的(004)衍射 峰，在4号样品中出现了2θ≈32.2°的微弱的(100)衍射峰，其 中(004)峰为(002)晶面的次级衍射峰。 （3）在衬底温度从RT升至250℃的过程中，(002)衍射峰相对 强度随衬底温度升高而增加，薄膜c轴择优取向变好，而当温 度超过250℃以后，(002)峰相对强度变小。
所谓磁控溅射就是在二极溅射的基础上附加一个磁场利用电子在正交电磁场中作螺旋线轨迹运动进一步提高真空溅射镀膜的效率和质量以金属靶材为阴极阳极接地也可以是正电位两极间通入工作气体在此以氩气ar为工作气体当两极间施加高压时电极间的ar发生电离电离产生的电子向阳极作加速运动而ar向阴极作加速运动撞击阴极靶材
二、ZnO薄膜的应用 ZnO薄膜的应用
光电显示领域中的透明电极 太阳能光电转换领域中的异质结 各种压电、压光、 各种压电、压光、电声与声光器件
气敏元件
三、ZnO薄膜的研究进展 薄膜的研究进展
Hang Ju Ko等人利用分子束外延(MBE)方法制备了高 质量的ZnO薄膜；Zhang等人利用分子束外延方法在Al2O3 上制备了 ZnO的发光二极管；Su等人利用等离子体协助分 子束外延(P-MBE)方法制备了ZnO/ZnMgO 单量子阱，结合 理论计算所得在导带和价带中的第一亚带能量分别是 49meV和11meV；Chang等人利用分子束外延生长n-ZnO， 而利用金属有机化学气相沉积p-GaN，发现 n-ZnO/p-GaN 异质结具有发光二极管特性；Gangil等人利用等离子增强的 MOCVD在Al2O3上制备出了N掺杂p型ZnO薄膜，载流子浓 度范围为1013 ~ 1015 cm-3，电阻率为10-1 ~

氧化物薄膜材料的制备及其应用前景随着科技进步和工业的发展，氧化物薄膜材料的使用越来越广泛。

氧化物薄膜材料是一种具有特殊结构的材料，其表面通常是非常平滑且质量较好的。

在许多领域中，氧化物薄膜材料都得到了广泛的应用。

本文将探讨氧化物薄膜材料的制备方法以及在不同领域中的应用前景。

一、氧化物薄膜材料的制备方法1、物理气相沉积法物理气相沉积法是一种常用的氧化物薄膜制备方法。

该方法通过蒸发源的加热、物质蒸发并再次凝结在基板表面生成氧化物薄膜。

物理气相沉积法的制备过程需要在真空环境下进行，通过调节沉积过程参数，如沉积物的温度、沉积时间、侵蚀速率等来控制氧化物薄膜的厚度、质量和结构。

该方法的优点是制备过程简单，制备的氧化物薄膜表面质量较好，但是缺点是制备周期长且不能在大规模工业应用中进行。

2、化学气相沉积法化学气相沉积法是利用气体中的化学反应来实现物质沉积的一种方法。

该方法的制备过程需要在一定的温度和气压下进行，由于化学反应时间比物理沉积时间长，所以制备周期需要相对较长。

化学气相沉积法制备的氧化物薄膜可以具有非常好的化学性质和光学性质，用于制备一些电子元件、光电器件等。

但是，该方法也存在着一些缺点，如化学反应条件比较苛刻，较高的成本和复杂的工艺。

3、溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种利用氧化物溶胶热凝胶化和后续的煅烧法制备氧化物薄膜的方法。

该方法通常具有较长的制备周期，但制备的氧化物薄膜具有较好的化学稳定性、物理性质和光学性质。

溶胶-凝胶法制备的氧化物薄膜，可以应用于激光器，太阳能电池，以及LED等领域。

由于该方法具有优越性能，因此在工业应用中受到了广泛关注。

二、氧化物薄膜材料在不同领域中的应用前景1、光电领域氧化物薄膜材料在光电领域具有较好的应用前景。

例如，氧化锌（ZnO）薄膜在太阳能电池中具有良好的光电特性。

氧化锌有非常好的光吸收性，可以将太阳光转换成电能，所以它成为太阳能电池制备的一种重要材料。

此外，氧化铝（Al2O3）薄膜也广泛应用于光电领域。

P型氧化锌薄膜的结构及其制备摘要:氧化锌(ZnO)是一种直接带隙宽禁带(3.37eV)II-VI族化合物半导体材料，具有较大的激子束缚能(60meV)，具有优良的压电、光电、气敏、压敏等性质的材料，在透明导体、发光元件、太阳能电池窗口材料、光波导器、单色场发射显示器材料、表面声波元件以及低压压敏电阻器等方面具有广泛的用途。

ZnO薄膜的制备方法多样，各具优缺点。

本文综述了ZnO薄膜的制备及性质特征，并对其发展趋势及前景进行了探讨。

关键词：ZnO薄膜；制备；发展前景1ZnO结构ZnO有三种晶体结构，分别是立方NaCl，闪锌矿和六角纤锌矿构，如图1所示，在常温常压下，ZnO的热稳定相为六方纤锌矿结构[5]，具有六方对称性。

纤锌矿ZnO的晶格常数是a=3.2498 Å，C=5.2066 Å。

在C轴方向上，Zn原子与02原子的间距为0.196nm，在其他三个方向上为0.198nm。

ZnO的结构可简单地描述为由Zn原子面和O原子面沿C轴交替排列而成，其中Zn和O原子为相互四面体配位，从而Zn 和0在位置上是等价的。

这种排列导致ZnO具有一个Zn极化面和一个O极化面，这种C面的极化分布使得两个面具有不同的性质，导致该结构缺乏对称中心。

另外，ZnO的纤锌矿结构相当于0原子构成简单六方密堆积，Zn原子填塞于半数的四面体隙中。

图1 ZnO的晶体结构：（a）立方NaCl结构（b）闪锌矿结构（c）六角纤锌矿结构2.p型ZnO薄膜的制备方法2.1分子束外延技术（MBE）分子束外延(MBE)是一种真空蒸发技术,把原材料通过加热转化为气态,然后在真空中膨胀,再在衬底上凝结,进行外延生长。

典型的MBE设备由束源炉、样品台和加热器、控制系统、超高真空系统(包括真空生长室和机械泵、分子泵、离子泵、升华泵等, 真空度可达到1×10- 8 Pa以上)和检测分析系统(高能电子衍射仪、离子溅射枪、俄歇分析仪和四极质谱仪等)组成。

Inverted Polymer Solar Cells Integrated with a LowTemperature-Annealed Sol-Gel-Derived ZnO Film as an Electron Transport Layer （溶胶凝胶法）
Preparation of the ZnO Precursor : The ZnO precursor was prepared by dissolving zinc acetate dihydrate (Zn(CH3COO)2·2H2O, Aldrich, 99.9%, 1 g) and ethanolamine (NH2CH2CH2OH, Aldrich, 99.5%, 0.28 g) in 2-methoxyethanol (CH3OCH2CH2OH, Aldrich, 99.8%, 10 mL) under vigorous stirring for 12 h for the hydrolysis reaction in air. Inverted solar cells were fabricated on ITO-coated glass substrates. The ITO-coated glass substrates were first cleaned with detergent, ultrasonicated in water, actone and isopropyl alcohol, and subsequently dried overnight in an oven. The ZnO precursor solution was spin-cast on top of the ITO-glass substrate. The films were annealed at 130 ° C, 150 ° C, or 200 ° C for 1 h in air. The ZnO film thickness was approximately 30 nm, as determined by a profilometer. The ZnO-coated substrates were transferred into a glove box.

１
空 的真空室 中通 入氩气 ， 氩气受 到强大 电场 的作 用 ， 被 电离 成 电子和正离 子 ， 在 电磁场 的作用 下带 电粒 子都会 发生运 动 ， 会 在靶材 附近发生 碰撞 ，。同时 正离子 在 电场 的作用下 ， 速度 被加 速 到
薄膜 方块电阻与薄膜 电阻率 的关系为 ： Ｐ：ｐ ｄ 。 所 以只要 测得 薄膜 厚度 ｄ就可 以通过 四探针测得 薄膜 的电阻率 。
当薄膜与衬底之间有 Ｐ—ｎ结 隔离 ， 或者 薄膜 电阻 率与衬 底 电阻率 相差很多时 ， 可以利用 四探针 来测量薄膜 的 电阻率 ，
所 以它还 是有一定的使用范 围的。
（ ｕ ｈ ｖ ） ＝ （ 砌 一Ｅ ）
化锌为直接 带隙半导体 ， 吸收系数 Ｏ ／ 满足方程式 ：
是 由安徽嘉 硕真空科 技 有限公 司 生产 的 Ｊ Ｓ Ｄ一３ ０ ０磁控 溅 射 镀膜机 。它 的基本原 理为 ， 将靶材 置于设 备 中的永久磁 铁 中， 这样靶材 的表面被 置于一 个很 强 的磁场 中， 与设 备 中通有 的
其原理是 改变探针与样品之间 的距 离来感测 来 自样 品表面 的 排斥力 以及 吸引力 ， 具体 的操 作是 把探 针放在 靠近样 品表面 的位置 ， 探针会感受到来 自样 品的吸引力 ， 当继续 减小探 针与
样 品之间的距 离时 ， 探 针会感 受 到来 自样 品 的排斥 力慢 慢变 强， 探 针一般会 由硅化 物与 针悬 臂 （ ｃ ａ ｎ ｔ ｉ ｌ ｅ ｖ ｅ ｒ ） 一 体成 型粘 连
２ ． ４ 四探 针 法
以较高 的动能脱 离靶 面 ， 然后在衬底 上沉 积成膜 。
２ 薄膜 的结 构及 性能 的表 征 方法
２ ． １ Ｘ射 线衍 射 分 析

ＯＵＹＡＮＧ ｉｃ ｎ ＹＥ Ｚｈｉｑ ｎ Ｗ Ｕ Ｇｕ — ａ ｇ， — ｉ ｇ， Ｍｕ—ｈ ｎ ｓｅ ｇ
（ ． ｏ ｅｅｏ Ｐ ｙｉ ｎ ｏ ｍ ｎ ａｉ １ Ｃ ｌｇ ｆ ｈｓ ｓａｄＣ ｍ ｕ ｉ ｔ ｎ＆ Ｅｅｔ ｎｃ ， ａｇｉ ｏｍ ｌ ｎ ｅｓｙＪ ｎｘ Ｎ ｎ ｈｎ ３ ０ ２Ｐ Ｃ； ｌ ｃ ｃ ｏ ｌ ｒ ｉ Ｊ ｎｘ Ｎ ｒ ａ Ｕ ｉ ｒ ｔ，ｉ ｇｉ ａｃａｇ３ ０２ Ｒ ｃｏ ｓ ｉ ｖ ｉ ａ ２ Ｋ ｙＬｂｒｔ ｙｏ ｈｔ ｌ ｔ ｎｃ＆ Ｔ ｌ ｏ ｍｕｉａｏ ｆ ｉ ｇｉ ｒｖ ｃ ． ａｇｉ ａｃ ａｇ３ ０ ２ Ｒ ． ｅ ａｏａ ｒ ｆ ｏ ｅ ｃ ｏｉ ｏ Ｐ ｏｅｒ ｅｅ ｍ ｎｃｔ ｎｏ ａ ｘ Ｐｏｉ ｅ Ｊ ｎｘ Ｎ ｎｈｎ ３ ０ ２Ｐ Ｃ） ｃ ｉ Ｊｎ ｎ ｉ
法、 喷雾热 解法、 分子束外延法、 原子层 外延生长法。
关键词 ：ｎ Ｚ Ｏ薄膜 ； 物理性质 ； 制备 方法
中 图 分 类 号 ：Ｎ ０ ．５ Ｔ ３ ０５ ４ 文献标识码 ： Ａ
Ｓ ｕ ｙ ｏ ｙ ｉａ ｏ ｒ ｉｓａ ｄ Ｇｒ ｗｔ ｅｈｏ ｆＺｎＯ ｔ ｄ ｎ Ｐｈ ｓｃ ｌＰｒ ｐｅ ｔｅ ｎ ｏ ｈ Ｍ ｔ ｄｓｏ Ｔｈｉ ｌ ｎ Ｆｉｍ
维普资讯
第２ ６卷
第 １期
江
西
科
学
Ｖｏ ． ６ Ｎｏ １ １２ ．
Ｆ ｂ ２ ｏ ｅ．ｏ８
２０ ０ ８年 ２月
ＪＡ Ⅸ Ｉ Ｓ ＥＮＣＥ Ｉ ＮＣ ＣＩ
文章编号 ：０ １— ６ ９ ２０ ） １— １ １ ０ １０ ３ ７ （０ ８ ０ ０ ６ — ４
熟， 并且几乎所有 的现有制膜技术都可用于生长 Ｚ Ｏ薄膜 。如 上所 述 ，ｎ ｎ Ｚ Ｏ材 料 的研 究应 用 涉 及 许多领域 ， 很显然 ， 制备技术及工艺参数决定着 薄 膜 的性 能 ， 而不 同的应 用对 Ｚ Ｏ薄膜 的薄膜 厚 ｎ

ZnO薄膜的制备与性能研究ZnO是众所周知的一种半导体材料，近年来，它的应用领域不断扩大，包括光电技术、传感器技术、气敏技术、生物技术等领域。

其具有较高的透明度、电阻率、热稳定性和高电子迁移率等优异特性，使得其在各个领域中拥有巨大市场前景。

在这些应用中，ZnO薄膜则是ZnO材料的重要组件之一。

本文主要探讨ZnO 薄膜的制备及其性能研究。

一、ZnO薄膜制备方法1.溶胶-凝胶法ZnO薄膜制备的一种常见方法为溶胶-凝胶法。

该方法主要涉及将预先制备好的ZnO溶胶放置于合适的基底上，然后通过热退火的方式完成ZnO薄膜的制备。

使用该方法，可以获得良好的薄膜质量和较大的薄膜面积，同时可以随意控制薄膜厚度。

2.物理气相沉积法物理气相沉积法是ZnO薄膜制备中最常用的方法之一。

其主要通过采用物理气相沉积设备将高温气体通入反应室，然后将蒸汽通过传输管道沉积在基底上完成ZnO薄膜的制备。

该方法具有制备ZnO晶体中空气杂质较少、晶粒精细等显著的优点。

3.MBE法MBE法是利用分子束外延设备在超高真空环境下生长晶体的方法。

该方法制备的ZnO薄膜具有非常高的晶体质量。

然而，需要难以实现的极限条件，如超高真空环境和较高的晶体表面温度。

二、ZnO薄膜性能研究1.光电性能ZnO薄膜是光学和电学交叉的半导体薄膜。

关于ZnO薄膜的光学性能，已有许多研究。

例如，有研究人员证实了ZnO条纹薄膜在光学上具有比等宽薄膜更高的透射比，这是由于条纹薄膜的形态依赖性的折射率引起的。

此外，ZnO薄膜具有优越的光电转换性能，可用于太阳能电池、传感器等领域。

2.气敏性能ZnO薄膜的气敏性能是其另一个重要的应用领域，具有广泛的市场前景。

研究表明，ZnO薄膜的气敏性能受到薄膜厚度、沉积温度和掺杂类型等多个因素的影响。

例如，掺杂ZnO薄膜的气敏性能不仅可以提高灵敏度，还可以增加电阻率等方面的特性。

3.化学性质关于ZnO薄膜的化学性质，研究人员通常需要从其表面性质、表面反应等多个方面进行分析。

ｐ ｒ ｅ ｐ ａ ｒ ｅ ｄ ｂ ｙ ｓ ｐ ｉ ｎ － ｃ ｏ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ． ＸＲＤ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｃ ｏ ｎ ｆ ｉ ｒ ｍｓ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ａ ｓ — ｐ ｒ ｅ ｐ ａ ｒ ｅ ｄ Ｚ ｎ Ｏ ｉ ｓ ｈ ｅ ｘ ａ ｇ ｏ ｎ ａ ｌ ｗｕ ｒ ｔ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ． Ｓ Ｅ Ｍ
ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｐ ａ ｒ ｅ ｎ ｃ ｙ ｏ ｆ ａ ｌ ｌ ｉ ｆ ｌ ｍｓ ａ ｒ ｅ ７ ５— ８ ５ ％ ．Ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｏ ｆ ａ ｎ ｎ ｅ ａ ｌ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ， ｔ ｈ ｅ ｓ ｈ ｅ ｅ ｔ ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｉ ｆ ｌ ｍｓ
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ｆ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ａ ｎ ｄ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ，Ｘ ｉ ’ ａ ｎ Ｊ ｉ ａ ｏ ｔ ｏ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｘ ｉ 。 ａ ｎ ７ １ ０ ０ ４ ９ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
ａ ｎ ｄ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ａ ｂ ｓ ｏ ｒ ｐ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｄ ｇ ｅ ｈ ａ ｓ ｓ ｈ ｉ ｔｅ ｆ ｄ ｔ ｏ ｒ ｅ ｄ ， ｔ ｈ ｅ ａ ｂ ｓ ｏ ｐｔ ｒ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ｏ ｕ ｌ ｄ ｅ ｒ ｗｉ ｄ ｅ ｎ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ

其次，我们研究了溅射功率对ＺｎＯ薄膜结构和光学性质的影响。通过Ｘ射 线衍射分析了ＺｎＯ薄膜的结构和结晶情况，结果表明，溅射功率分别为１００Ｗ、 １２０Ｗ和１５０Ｗ条件下制备的ＺｎＯ薄膜均为ｃ轴择优取向，增大溅射功率，有 利于提高薄膜的结晶质量。应用原子力显微镜研究了薄膜的表面形貌，分析了
山东建筑大学硕士学位论文
关键词：ＺｎＯ薄膜，射频磁控溅射，光波导，Ｘ一射线衍射，ｃ轴取向
山东建筑大学硕士学位论文
Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ＺｎＯ Ｆｉｌｍｓ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ
Ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ（ＺｎＯ）ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ＩＩ－ＩＶ ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｗｉｔｈ ａ ｗｉｄｅ ｄｉｒｅｃｔ ｂａｎｄ ｇａｐ ｏｆ ３．３ｅＶ ａｔ ｒｏｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ａ ｌａｒｇｅ ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｂｉｎｄｉｎｇ ｅｎｅｒｙ ｏｆ ６０ｍｅＶ．ＺｎＯ ｆｉｌｍｓ ｈａｖｅ ｍａｎｙ ｒｅａｌｉｚｅｄ ａｎｄ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｍａｎｙ ｆｉｅｌｄｓ， ｓｕｃｈ ａｓ ｓｕｒｆａｃｅ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｗａｖｅ ｄｅｖｉｃｅｓ，ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ，ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒｓ，ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅｓ，ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｄｅｖｉｃｅｓ，ｇａｓ ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ ｐｌａｎａｒ ｏｐｔｉｃａｌ ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ，ｅｔｃ，ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅｉｒ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｏｐｔｉｃａｌ ａｎｄ ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ，ｗｉｔｈ ｗｉｄｅｓｐｒｅａｄ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｉｎ ｓｈｏｒｔ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ ｄｅｖｉｃｅｓ，

射 方法 在 单 晶 Ｓ （０ ） 底 制 备 了高 度 沿 Ｃ 取 向 ｉ１０ 衬 轴 的 Ｚ Ｏ薄膜 ，首先 采 用 Ｓ Ｍ 研 究 了其 表 面 形 貌 和 ｎ Ｅ 截 面形 态 ， 后 测 量 了 Ｚ Ｏ薄 膜 的 室 温 光 致 发 光 然 ｎ
性 能 ，比如 更高 的熔 点 和 激 子 束缚 能 、更 高 的激 子
２１ ００年 ４月
洛阳师范学 院学 报
Ｊｕ ｏ ｍＭ ｆＬ ｏ ａ ｇ Ｎｏ ｍ￣ Ｕｎｖ ｍｉ ｏ ｕ ｙ ｎ ｒ ｉｅ ｔ ｙ
Ａｐ ．， ０１ ｒ ２ ０ Ｖ０ ＿ ９ Ｎｏ． ｌ２ ２
第２ ９卷 第 ２期
强 紫 外 发 射 Ｚ Ｏ 薄 膜 的 溅 射 方 法 制 备 及 表 征 ｎ
现 阶段 对 Ｚ Ｏ 的 研 究 热 潮 始 于 ９ ｎ Ｏ年 代 中 后
期 ， 港 科技 大学 的 Ｔ ｎ Ｋ和 日本 的科 学 家 合 作 香 ａ ｇＺ
子水 充 分清 洗 干净 ，最后 用 干燥 的 Ｎ 吹 干 后 迅 速 ，
放入 真 空室 ． 射 所 用 靶 材 是 纯 度 为 ９ ． ９ 的 金 溅 ９９ ％ 属Ｚ ｎ块 ， 与 基座 的距 离 为 ４ ｒ．ห้องสมุดไป่ตู้靶 ｅ 在溅 射 生 长 Ｚ Ｏ ａ ｎ
谱 ， 观 察 到该 Ｚ Ｏ 薄 膜 具 有 很 强 的紫 外 发 射 能 并 ｎ 力． 这将 为 Ｚ Ｏ在光 电器件 领 域 内 的应用 提 供 十分 ｎ
有益 的 实验 基础 和 依据 ．
１ 实 验
利 用直 流反 应 溅 射 方 法 在 Ｎ型 Ｓ １０） 底 ｉ（ ０ 衬
基 的光发 射器 件难 以逾 越 的障 碍 ；另一 方 面 ，人 们 开 始 更多 地将 目光转 向 Ｚ Ｏ低 维 材料 ，在这 个原 本 ｎ 属于 Ｉ Ｉ Ｉ—Ｖ 族 化 合 物 Ｇ Ａ ／ １ Ｇ ｓ的 领 域 ， ａ ｓＡ ａＡ Ｚ Ｏ的 出现 无疑 为人 们 开辟 了一 条 崭新 的道路 ． ｎ

实验八ZnO纳米薄膜的制备一、实验目的1、了解纳米薄膜的常用制备方法。

2、掌握络合-聚合法制备ZnO溶胶方法。

3. 掌握浸渍-提拉法和旋涂法制备薄膜的工艺流程。

二、实验原理络合-聚合溶胶-凝胶法液相化学工艺的络合-聚合法制备薄膜是常用的一种化学制备薄膜方法，合成温度低，产物组成均匀，晶粒细小易控制，而且粒径分布很均匀。

金属离子首先与柠檬酸络合形成溶胶，加入聚乙二醇通过缩聚反应形成聚酯网络的过程。

通过浸渍-提拉法和旋涂法在玻璃基片上沉积薄膜。

随温度升高，凝胶膜中的柠檬酸和聚乙二醇发生分解，放出大量气体，产生较大体积收缩，形成Zn-O非晶薄膜。

通过热处理，薄膜中的非晶态转化成细小的晶粒，便形成了ZnO纳米晶薄膜。

三、实验仪器及试剂仪器：磁力搅拌器，干燥箱，箱式电阻炉，烧杯，量筒，培养皿，表面皿。

试剂：乙酸锌，柠檬酸，聚乙二醇，蒸馏水。

四、实验步骤1. ZnO溶胶制备准确称取0.01mol的乙酸锌（分子量220），室温下将其溶解在40ml的蒸馏水中，磁力搅拌，待其全部溶解后，将0.01mol柠檬酸溶解在其中，继续搅拌，待柠檬酸完全溶解后，边搅拌边加入3g聚乙二醇，溶解后继续搅拌2h。

2. ZnO薄膜的制备将玻璃基片放在盛有蒸馏水的烧杯中超声清洗后，放在干燥箱中干燥后备用。

1）将玻璃基片放在涂膜机上，以一定速率高速旋转，用塑料吸管吸取ZnO溶胶逐滴滴到旋转的玻璃基片上，关闭涂膜机，将玻璃基片放到100℃的干燥箱中干燥10min，在空气中冷却后，重复上述操作3次以增加膜层厚度。

镀完最后一层膜后，再在100℃下干燥30 min。

最后放入电阻炉中以2～3℃/min升温至600℃后保温1h，随炉冷却至室温，得到ZnO纳米薄膜。

2）将干燥洁净的玻璃基片快速浸入配制好的溶胶中，静置10s后，以6cm/min 的提拉速度垂直向上提拉基片，然后立即放人温度为100℃的烘箱中干燥10min，在空气中冷却后，重复上述操作3次以增加膜层厚度。

ZnO薄膜的结构性质及其制备邵丽琴摘要:氧化锌(ZnO)是一种直接带隙宽禁带(3.37eV)II-VI族化合物半导体材料，具有较大的激子束缚能(60meV)，具有优良的压电、光电、气敏、压敏等性质的材料，在透明导体、发光元件、太阳能电池窗口材料、光波导器、单色场发射显示器材料、表面声波元件以及低压压敏电阻器等方面具有广泛的用途。

ZnO薄膜的制备方法多样，各具优缺点。

本文综述了ZnO 薄膜的制备及性质特征，并对其发展趋势及前景进行了探讨。

关键词：ZnO薄膜；制备；性质；发展前景一、引言近年来，新一代的宽带隙半导体材料ZnO吸引了人们的目光。

ZnO是II—VI族直接带隙半导体，室温禁带宽度为3.37 eV[1]。

特别是由于ZnO具有较高的激子结合能(约60 meV[2])，它比室温热离化能(26meV)大得多，理论上和实验都证实了ZnO在室温甚至更高温度下实现紫外发光和受激辐射[3,4]，因此ZnO被认为是制备短波长发光和激光二极管、探测器等光电子器件的理想候选半导体材料。

ZnO作为一种新型的光电材料，在光波导、半导体紫外激光器、发光器件，压电传感器及透明电极等方面应用广泛。

本文综述了ZnO薄膜各种不同的制备方法及发光的研究现状并指明了今后的研究方向。

二、ZnO的结构和性质1.1 结构ZnO有三种晶体结构，分别是立方NaCl，闪锌矿和六角纤锌矿构，如图1所示，在常温常压下，ZnO的热稳定相为六方纤锌矿结构[5]，具有六方对称性。

纤锌矿ZnO的晶格常数是a=3.2498 Å，C=5.2066 Å。

在C轴方向上，Zn原子与02原子的间距为0.196nm，在其他三个方向上为0.198nm。

ZnO的结构可简单地描述为由Zn原子面和O原子面沿C轴交替排列而成，其中Zn和O原子为相互四面体配位，从而Zn和0在位置上是等价的。

这种排列导致ZnO具有一个Zn极化面和一个O极化面，这种C面的极化分布使得两个面具有不同的性质，导致该结构缺乏对称中心。

些研 究 者 开 始 采 用 离 子 注 入 及 后 退 火 方 法 制 备 Ｚ Ｏ 纳 米 粒 子 ， 开 始 尝 试 采 用 该 方 法 制 备 单 晶 ｎ 并 Ｚ Ｏ薄 膜 ［ ¨ ． 用 离 子注 入技 术 结 合热 处 理 的方 ｎ １ ］采
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要 ２０ ．
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ｏ ０． ５ Ｏ ２００ ４０ ０ ６ ００ ８００
退 火 ． 光 学 吸 收 谱 、 描 电 子 显 微 镜 （Ｅ ）透 射 电 子 显 微 镜 （ Ｅ ） 注 入 样 品 以 及 退 火 的 样 品进 行 分 析 ． 验 用 扫 ｓＭ 、 Ｔ Ｍ 对 实
结果表 明 ： ７０ 退 火后 ， 入形成 的 Ｚ 经 ０℃ 注 ｎ粒 子 迁 移 到 衬 底 表 面并 形 成 Ｚ ０ 薄 膜 ． ｎ 由该 方法 制 备 的 Ｚ Ｏ 薄 膜 实 用 ｎ
法制 备 Ｚ ０薄 膜 ， 备 工 艺 简 单 ， ｎ 制 同时 衬 底 二 氧 化 硅 ， 有介 电常数 大 、 穿 电流小 、 具 击 绝缘 性好 的 特点 ，
实用 于器 件研 制． 本文 目的是 采 用 离 子 注入 方 法 在 ＳＯ 基 片 上 注 入 高 剂量 的 Ｚ ｉ ｎ离 子 ， 后 采 用 热 退 然
波 长／ ｍ ｎ
图 １ 注 入 样 品 及 样 品退 火 后 的光 学 吸 收光 谱
表 １ 样 品 退 火 条 件
火 氧化 方 法在 ＳＯ 衬 底上 制备 Ｚ Ｏ 薄 膜． ｉ ｎ
１ 实 验
本 实 验采用 ＳＯ 玻璃 片作 为 衬底 材 料 ， 温 注 ｉ。 室
入 能 量 为 １ ０ ｋ Ｖ， 量 为 ２ ０ ｏ ｓ ｃ 束 流 ６ ｅ 剂 ×１ ”ｉｎ ／ ｍ ，
貌 和成分 则 分别 采 用 扫 描 电 子显 微 镜 （ Ｅ Ｆ Ｉ ＮＯＶＡ ４ ０ ＮＡＮＯ Ｓ Ｍ）以 及 能 谱 仪 （ Ｆ Ｄ Ｉ Ａ ０ Ｅ ＯＸ ＯＲ ＮＣ

热蒸发制备Zn/ZnO薄膜的实验研究【摘要】本文采用低真空热蒸发技术，以锌作为蒸发源，通过调节蒸发时间，蒸发温度，真空度等工艺参数，在玻璃基底上获得薄膜样品，再对薄膜进行退火处理。

实验结果表明：采用低真空蒸发镀膜法可以制备得到取向很好的Zn （002）单晶薄膜，薄膜样品在450℃真空条件下做退火处理后，进一步提高金属锌膜薄膜单晶性；样品经300℃大气下退火处理后，可得取向（101）的强织构ZnO结构。

【关键词】热蒸发镀膜法；ZnO薄膜；退火处理；晶体结构０引言ZnO是一种合适的用于室温或高温下的紫外光发射材料，是一种具有很大潜力和应用价值的紫外半导体光电器件材料[2]。

ZnO 室温禁带宽度为 3.37eV，发射波长相应于近紫外368 nm。

ZnO 和GaN 具有相同的晶体结构、相近的晶格常数和禁带宽度，而且具有更高的熔点（1975℃），高热稳定性及化学稳定性等优点。

ZnO薄膜可以在低于500℃的生长温度下获得，比GaN 等其他材料的制备温度低很多，而且ZnO 原材料资源丰富、价格低廉，无毒无污染，是一种经济的绿色环保型材料[1]。

ZnO作为近年来发展起来的近紫外发光材料，目前已成为热门的研究课题。

研究发现，其显著优点是在紫外波段存在着受激发射特性，由于天然存在着缺陷其在可见光区域也存在着受激发射特性，例如黄绿光发射。

在研究ZnO发光的过程中人们发现ZnO还可发射红光、橙光、黄光和紫光。

氧化锌材料另一个显著特性是在0.4-2微米波长范围内是透明的，可见光透射率高达90％，具有压电光电效应，因而提供了将电学、光学和声学器件，如光源、探测器、调制器、光波导、滤波器及相关电路等单片集成的可能性。

另一方面，真空镀膜实验是大学近代物理实验的一个传统实验项目。

传统以及现代技术上，一些光学零件的光学表面需要用物理或化学方法镀上一层或多层薄膜，使得光线经过该表面的反射或透射特性发生变化，机械加工所采用的刀具以及零部件的表面处理都与镀膜技术密切相关。

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟宽禁带半导体ZnO 薄膜的制备工艺氧化锌(ZnO)是ZnO 薄膜的制备方法有多种,大致分为物理法和化学法,可以满足不同的需求。

较新的制备工艺不断涌现,如激光脉冲沉积法(PLD)、分子束外延法(MBE) 等,这些工艺各有自身的优缺点。

溅射法可获得高度c 轴取向、表面平整度好、透光率较高的ZnO 薄膜,但溅射过程中粒子轰击薄膜表面易造成损伤,因此不适于生长单晶薄膜或低缺陷ZnO 薄膜。

金属有机物化学气相沉积(MOCVD)法生长的ZnO 膜可用作紫外探测器、表面声波(SAW)等器件等。

MOCVD 优点是适合各种半导体异质结外延材料的生长,可以大面积、高速率生长出较高质量的ZnO 薄膜。

其主要缺点是成本高,沉积要求严格,未到衬底以前,锌源与氧过早反应而对ZnO 薄膜造成一定污染,降低了薄膜的质量。

PLD 法具有很多的优点,但对沉积条件的要求高,在掺杂控制、平滑生长多层膜等方面存在一定的困难。

MBE 法生长的ZnO 薄膜的质量最好,若有原位检测与刻蚀辅助,薄膜质量更有保证。

但MBE 生长速率很慢,设备昂贵,操作复杂,不适合现代化工业生产的要求。

ZnO 薄膜可以沉积在各种衬底上,如石英、Si、GaAs、ZnO 器件的应用涉及诸多领域,主要包括太阳能电池、紫外探测器、表面声波(SAW)器件、发光二极管(LED)和半导体激光器(LD)等。

这些器件广泛用于光电转换、光电探测、传感器、光通信、光电显示、光电储存和光催化等领域。

相关文章：有机玻璃基材表面电子束蒸镀铬-铝-二氧化硅薄膜实验材料与方法有机玻璃蒸发镀铝的实验结果及铝膜分析电子束蒸发法工艺对TiO2 薄膜折射率的影响热处理和掺杂对TiO2 薄膜折射率的影响宽禁带半导体。

不同微观形貌的zno薄膜的制备及其表征一、不同微观形貌的ZnO薄膜的制备1、水热法制备ZnO薄膜水热法是一种常用的制备ZnO薄膜的方法，它主要是以过渡金属化合物为前驱体，在水热条件下进行热处理而生成ZnO薄膜。

其制备步骤如下：（1）将镍磁性载体放入水中，加入适量的氨水，然后再加入经过混匀的Zn(NO3)2·6H2O溶液，搅拌至溶液变得浑浊；（2）将溶液加热至100℃，保持温度维持30min；（3）将溶液冷却至室温，然后将其过滤，洗涤几次后晾干；（4）将上述过滤洗涤后的样品加热至400-500℃，维持2h，即可生成ZnO薄膜。

2、溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜溶胶-凝胶法是一种制备有机-无机复合薄膜的方法，也可以用于制备ZnO薄膜。

其制备步骤如下：（1）将Zn(NO3)2·6H2O和溶剂（如乙醇）混合搅拌至无明显沉淀，得到溶胶液；（2）将上述溶胶溶液放入采用水溶性表面活性剂制备的乳液中，然后搅拌均匀，使溶胶溶液充分混合，以得到溶胶-凝胶液；（3）将上述混合液滴在固定的基板上，然后在室温下晾干，经过低温烘干（60℃），即可得到ZnO薄膜。

3、PVD法制备ZnO薄膜 PVD（Physical Vapor Deposition）是一种物理蒸镀技术，可以利用原子态或分子态的物质，以真空方式到达指定表面，并形成薄膜。

其制备步骤如下：（1）将已装载ZnO粉末的真空管放入真空容器中，并对真空室进行精确真空；（2）使用直流供电或激光加热，将ZnO粉末熔化；（3）将熔化的ZnO粉末快速沉积在温度控制的表面上，形成ZnO薄膜。

二、不同微观形貌的ZnO薄膜的表征1、X射线衍射（XRD）表征 X射线衍射是一种常用的表征薄膜晶体结构的方法，其原理是通过观察薄膜表面所反射的X射线，来判断薄膜晶体结构的种类及其结构参数。

XRD表征可以证明薄膜表面的晶体结构是否是ZnO，也可以检测出晶体结构的晶粒大小、晶格常数和晶体的晶面等参数。