氧化鋅薄膜的光電性能研究

福建農(nóng)林大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 呂靈燕

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氧化鋅薄膜的光電性能研究

福建農(nóng)林大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 呂靈燕

采用溶膠—凝膠法在ITO導(dǎo)電玻璃襯底上制備氧化鋅（ZnO）薄膜，研究其結(jié)構(gòu)、光學(xué)透過(guò)率和電學(xué)性能。AFM測(cè)試結(jié)果表明，ZnO薄膜晶粒尺寸隨退火溫度的提高而增大。薄膜的光學(xué)透過(guò)率曲線顯示，在大于400nm的波段，ZnO的透過(guò)率比較高，而其禁帶寬度約為3.25ev。在相同的電壓下，ZnO薄膜產(chǎn)生的電流大小隨著退火溫度的提高，先增強(qiáng)后減弱，在550℃時(shí)達(dá)到最大。

退火溫度 ZnO薄膜 光學(xué)透過(guò)率

ZnO材料是具有直接帶隙的Ⅱ-Ⅵ族化合物半導(dǎo)體材料，其晶體具有三種結(jié)構(gòu)：立方閃鋅礦結(jié)構(gòu)(Zinc Blende)、六邊纖鋅礦結(jié)構(gòu)(Wurtzite)以及比較罕見(jiàn)的八面體巖鹽結(jié)構(gòu)(Rock salt)。六邊纖鋅礦結(jié)構(gòu)是自然界中穩(wěn)定存在的ZnO晶體結(jié)構(gòu)，其晶格常數(shù)a=0.324nm、c=0.519nm，室溫下的禁帶寬度約3.37eV。ZnO在室溫下具有高達(dá)60meV的激子結(jié)合能，光增益系數(shù)300cm-1，能有效地工作于室溫及更高的溫度[1]。ZnO材料在光電顯示、壓電器件、氣敏傳感器、透明導(dǎo)電薄膜、光發(fā)射器件中均有廣泛的應(yīng)用，并且其來(lái)源廣泛，環(huán)保無(wú)毒，價(jià)格低廉，可以大規(guī)模生產(chǎn)，是現(xiàn)今研究的熱點(diǎn)材料。

ZnO材料的寬帶隙和高激子結(jié)合能，使其在光電領(lǐng)域有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。首先，寬帶隙使ZnO在可見(jiàn)光波段(400~800nm)有高達(dá)80%的光學(xué)透過(guò)率，摻雜Al3+的ZnO薄膜，即ZnO：Al（ZAO），是一種具有優(yōu)異光學(xué)特性和電學(xué)特性的透明導(dǎo)電薄膜[2]。ZnO材料高激子結(jié)合能使其在室溫下的受激輻射能在較低閾值出現(xiàn)，是一種理想的紫外光發(fā)射材料[3]，其在應(yīng)用方面的突出熱點(diǎn)是制備激光器(LDs)和ZnO基發(fā)光二極管(LEDs)等光電器件[4]。……