基于AZO晶種的ZnO納米線生長及紫外光電特性研究.pdf

1、ZnO作為寬禁帶半導體材料的代表，具有非常優(yōu)異的光電特性，一直以來都是材料研究領域的熱點。尤其近年來對納米結構ZnO材料的初步研究，發(fā)現(xiàn)其表現(xiàn)出許多優(yōu)于塊材和膜材的性能，因此更是成為關注的焦點所在。另外，隨著科技的發(fā)展和人民生活水平的提高，關于紫外光的探測和在各個領域中的應用也越來越受到世界范圍內的關注，同時以ZnO為代表的寬禁帶半導體材料在該領域表現(xiàn)出巨大的研究潛力。因此本文在以往研究的基礎上提出：在AZO透明導電晶種薄膜上生長ZnO

2、納米陣列，之后對納米陣列的紫外光電導特性進行研究。具體內容包括以下三部分：
　　首先，運用射頻磁控濺射法于高純度石英基底上制備AZO透明導電膜以作為晶種層。為了得到表面形貌良好、結晶度高，同時具有低電阻率和高透過率的薄膜，課題對濺射時間、濺射功率、基底溫度以及工作氣壓等工藝參數(shù)的影響進行了系統(tǒng)研究。結果發(fā)現(xiàn)各個工藝參數(shù)對膜材性能的影響十分明顯，并最終確定在基底溫度300o、濺射時間2小時、工作氣壓0.5Pa，并且濺射功率為150W

3、條件下薄膜結晶良好，可見光平均透過率達到90％以上，方阻值可達到50Ω/□，完全可以滿足實驗要求，有助于ZnO納米陣列的外延生長。
　　之后，采用低溫水溶液化學法在AZO晶種層上進行ZnO納米陣列的制備。為了得到分布均勻、結晶度高，并且垂直于襯底生長的ZnO納米陣列，實驗中對生長液濃度、生長時間以及制備溫度等實驗參數(shù)在一定范圍內進行調整研究。表征結果顯示，在Zn(CH3COO)2和(CH2)6N4混合溶液濃度為0.05mol/L、

4、生長溫度90℃、水浴生長時間4小時條件下，ZnO納米陣列實現(xiàn)了垂直于襯底的高度取向生長。此時，納米線直徑尺寸合適、分布均勻、結晶良好。對其光電性能測試發(fā)現(xiàn)，納米陣列I-V曲線的線性特征明顯，同時具有很好的透過率。
　　最后在以上研究的基礎上，就材料的紫外光電導特性進行系統(tǒng)研究。關于納米陣列紫外特性的研究過程是基于電極/納米陣列/AZO的三層垂直測試結構。研究結果表明，納米陣列的形貌差異、晶種差異，以及高溫退火處理都會對其紫外光電導