脉冲激光沉积制备Cu掺杂ZnO薄膜的应用研究.pdf

曲阜师范大学硕士学位论文脉冲激光沉积制备Cu掺杂ZnO薄膜的研究姓名:于业梅申请学位级别:硕士专业:物理电子学指导教师:李清山 20090401 摘要摘要 ZnO是一种宽禁带化合物直接带隙半导体材料,, 具有良好的热稳定性和化学稳定性,优良的光电性能使得该材料有着广泛用途。在纯氧化锌研究了一段时间已经趋于成熟后,将其进行掺杂并研究其掺杂以后的性质已成为现在研究氧化锌这个材料的新课题。本论文系统地研究了采用KrF准分子脉冲激光沉积技术制备铜掺杂氧化锌薄膜,在不同的生长条件下和退火温度处理后研究薄膜的结构特性和发光性质。论文的主要内容有: 在氧压为5Pa,退火温度为400℃的统一条件下,(11 1)衬底温度来制备铜掺杂氧化锌薄膜。本实验所研究的衬底温度分别为室温、100℃、200℃、 300℃,样品的XRD结果显示其具有c轴取向的生长特性。铜掺杂氧化锌薄膜的(002)衍射峰的半高宽随着衬底温度的升高而减小;衍射峰的强度增加,表明薄膜的晶体质量有所提高。在氧压为5Pa,n—Si(“1)衬底温度为l 00℃,退火2个小时的统一条件下,改变退火温度制备了铜掺杂氧化锌薄膜。退火温度分别为200℃、250℃、300℃、 350℃,400℃样品的XRD结果显示在氧压5Pa,衬底温度为100。C,退火温度为300℃时,半高宽较小,晶粒尺寸较大,表明薄膜结晶比较好。以上面两种生长条件在玻璃衬底上制备了铜掺杂氧化锌薄膜,并研究了其透射光谱。结果显示样品的透过率随着衬底生长温度的升高表现出先增大后减小的趋势;却随着退火温度的升高表现出先减小后增大的趋势,但是变化的幅度相对衬底温度变化时的要小。我们从中得到结论,在优化生长温度下与退火温度的条件下可以得到透射率比较高的铜掺杂氧化锌薄膜。关键词:脉冲激光沉积;光致发光;x射线衍射;透射光谱;退火处理 Abstract Abstract ZnO is adirect、访dcband-gap semiconductor material,and itsband—gap at room promising thermal and chemical stability,excellent optical and electricalproperties make widely used inmany asultraviolet light—emitting diodes, laser diodes a long time research for pure ZnO,it es significative toinvestigate ZnO filmdoped wim rare thispaper,we explored pulse laserdeposition(PLD)technology by KrF excimer laser toobtainCu-doped ZnO thinfilms. Microstructureandoptical properties were studied systemically under different substrates temperature andannealing temperature. -doped ZnO thinfilms were prepared by PLD technology indifferentsubstrate temperature under 5Pa oxygen treatmentin 400。C has been results suggest thatthe Cu-doped ZnO filmsCan obtain wurtzite structure、析t11 strong c-axis theFWHM es smaller诵tll the riseofthe substrates temperature, theintensity oftheXRD diffraction peaksof(002)crystal direction enhance observably,these indicated thatthequality ofthefilmsWasimproved. were prepared on silicon substrates at5Pa oxygen