制备方法对ZnO纳米薄膜微结构及光电性能的影响研究
2022-06-21陈真英
科技创新与应用 2022年17期
陈真英,李 飞
(北部湾大学 理学院,广西 钦州 535011)
氧化锌(ZnO)是一种新型n型II-VI族半导体材料,直接带隙约为3.37 eV,其激子缚束能高至60 MeV,从而具有许多优异的光电性能,同时氧化锌还具有性能稳定、储量丰富、价格低廉、环保无毒等优异性能,因此氧化锌薄膜在透明导电领域、发光器件、光伏电池、液晶显示器、透明电磁屏蔽等众多领域得到了非常广泛的应用[1-3]。
磁控溅射法和电子束蒸发法是常用的两种制备薄膜的物理方法。磁控溅射法是利用电离出的氩原子加速轰击靶材,溅射出靶材原子沉积在基片上成膜。具有与衬底附着性能好、结构致密、纯度高、可大面积镀膜等优点。电子束蒸发法是采用高能电子束直接加热材料,使其汽化并在衬底上凝结成膜。具有沉积速率大、适合高熔点材料成膜的特点。大部分关于ZnO薄膜的文献中均采用磁控溅射法制备,而对于电子束蒸发法制备的ZnO薄膜,报道比较少[4-7]。因此本论文将分别采用这两种办法来制备ZnO薄膜,从而研究制备方法对ZnO薄膜的微结构以及光电性能的影响。
1 实验
1.1 镀膜材料制备
选用纯度为99.99%的ZnO粉末(从天津光复化学试剂公司购买)为原料,经研磨加胶以及烘干造粒后压片制成陶瓷坯体;此坯体经过500℃左右排胶后,在1 500℃下烧结保温获得直径约59 mm,厚度约2.5 mm的ZnO磁控溅射陶瓷靶材。电子束蒸发材料采用纯度为99.99%的ZnO颗粒(从北京亿品川成科技有限公司购买),颗粒尺寸为1~3 mm,置于电子束镀膜机镀膜腔的铜坩埚中。
1.2 薄膜制备
将普通玻璃片依次在丙酮溶液中超声清洗10 min、无水乙醇中超声清洗10 min、超纯水中超声清洗10 min,用氮气吹干,最后由真空干燥箱80°C烘干备用。……
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