ZnO納米團(tuán)簇復(fù)合薄膜的制備及光電性質(zhì)的研究.pdf

1、氧化鋅(ZnO)是一種新型的寬禁帶Ⅱ-Ⅳ族化合物半導(dǎo)體材料，以其優(yōu)良的特性，在太陽(yáng)能探測(cè)器、紫外發(fā)光器件、場(chǎng)效應(yīng)管等方面得到了廣泛的應(yīng)用。近年來，納米團(tuán)簇作為一個(gè)多學(xué)科交叉的科學(xué)技術(shù)，引起了研究者的廣泛關(guān)注。本文主要制備含有納米團(tuán)簇結(jié)構(gòu)的ZnO復(fù)合薄膜，并研究其光電性質(zhì)。
　　本文的主要工作是利用納米球刻蝕技術(shù)制備出單層的、大面積的聚苯乙烯微球掩膜板，采用射頻磁控濺射技術(shù)在掩膜板上長(zhǎng)一層ZnO薄膜，然后用有機(jī)溶液四氫呋喃(THF)

2、浸泡去除聚苯乙烯膠體球得到ZnO納米團(tuán)簇陣列。掩膜板的制備嘗試了電泳法、直接滴點(diǎn)法和“漂移法”三種方法，結(jié)果表明使用“漂移法”可以得到面積較大且分布均勻的聚苯乙烯膠體球掩膜板;ZnO薄膜生長(zhǎng)溫度為200℃，生長(zhǎng)氣氛的氬氣和氧氣的流量為20sccm和10sccm，濺射功率為89W，退火溫度為1000℃時(shí)的ZnO薄膜納米結(jié)構(gòu)晶格質(zhì)量較好，XRD結(jié)果表明，ZnO納米團(tuán)簇陣列具有(100)、(002)、和(004)取向，這說明此方法得到含有納米

3、團(tuán)簇的ZnO薄膜不是單一取向。通過測(cè)試ZnO薄膜和ZnO納米團(tuán)簇樣品的光學(xué)性質(zhì)，得到以下結(jié)果:
　　1.ZnO薄膜樣品在可見光范圍內(nèi)平均透過率在50％以上，隨著退火溫度的增加，薄膜的透過率略微升高，薄膜的吸收邊向短波長(zhǎng)方向移動(dòng);對(duì)于具有不同尺寸晶粒的ZnO納米團(tuán)簇樣品，隨著ZnO納米顆粒粒徑的增加，光吸收峰出現(xiàn)了寬化和紅移。
　　2.ZnO薄膜和ZnO納米團(tuán)簇樣品的光致發(fā)光譜(PL)均表明，在紫外區(qū)域ZnO薄膜的PL光譜上在

4、360nm處都有一個(gè)很強(qiáng)的自由激子發(fā)光峰，這是ZnO的自由激子激發(fā)引起的;測(cè)試結(jié)果表明，當(dāng)濺射時(shí)間為30分鐘時(shí)，含有納米團(tuán)簇結(jié)構(gòu)的ZnO薄膜缺陷密度比沉積15分鐘的樣品小，與沉積45分鐘的樣品相比，具有更明顯的納米結(jié)構(gòu)，所以，沉積30分鐘的納米團(tuán)簇樣品質(zhì)量最高。而且隨著納米顆粒粒徑的減小，每個(gè)發(fā)射峰都發(fā)生了“藍(lán)移”，表明了納米晶粒之間耦合增強(qiáng)。
　　在ZnO納米團(tuán)簇上采用旋涂的方法沉積一層PEDOT∶PSS薄膜，利用四探針方法測(cè)試