ZnO：Al靶材与薄膜的制备初步研究.docx

ZnO：Al靶材与薄膜的制备初步研究
ZnO：Al靶材与薄膜的制备初步研究
摘要：
本论文研究了ZnO：Al靶材及其薄膜的制备方法及性质。首先，通过化学汽相沉积法制备了不同Al掺杂浓度的ZnO：Al靶材，并采用X射线衍射、扫描电子显微镜和能量色散X射线光谱等方法对其进行了表征。结果表明，随着Al掺杂浓度的增加，ZnO：Al的晶体结构有所改变，并且表面呈现出更加均匀的颗粒分布。接下来，利用射频磁控溅射技术制备了ZnO：Al薄膜，并通过X射线衍射、光谱椭圆偏振仪和原子力显微镜等手段对其进行了薄膜特性的表征。结果显示，ZnO：Al薄膜具有很好的晶体结构和表面平整度，并且其光学性质也得到了一定程度的改善。此外，我们还对ZnO：Al薄膜的电学性质进行了测试，结果显示其具有一定的导电性能。
关键词：ZnO、Al、靶材、薄膜、制备、性质
1.引言
ZnO是一种具有广泛应用前景的半导体材料，它具有高透明性和宽能隙等优点，因此在光电子器件、薄膜太阳能电池、发光二极管等领域被广泛应用。然而，纯ZnO材料的导电性较差，限制了其在一些应用中的发展。因此，通过掺杂其他元素来改变ZnO材料的电学性质已成为研究的热点之一。Al是一种常用的掺杂元素，可以显著改善ZnO材料的导电性能。因此，本研究旨在制备ZnO：Al靶材和薄膜，并对其性质进行研究。
2.实验方法
2.1ZnO：Al靶材的制备
通过化学汽相沉积法制备不同Al掺杂浓度的ZnO：Al靶材。首先，制备ZnO前驱体溶液，将适量的Zn（AC2）和Al（AC）溶解在乙醇中，并加热搅拌溶解。然后，将得到的溶液倒入特制的石英舟中，并放入炉中，在一定温度下进行热分解。最后，将得到的样品进行烧结处理，制备出ZnO：Al靶材。
2.2ZnO：Al薄膜的制备
利用射频磁控溅射技术制备ZnO：Al薄膜。首先，在真空腔室中安装具有ZnO和Al靶材的靶盘，并抽真空至10-3Pa。然后，通过控制溅射功率和时间，将靶材溅射到基底上。最后，将得到的样品进行退火处理，以提高薄膜的结晶度和导电性能。
3.结果与讨论
通过X射线衍射测试，对制备的ZnO：Al靶材进行了晶体结构分析。结果显示，随着Al掺杂浓度的增加，ZnO：Al的结晶结构发生了明显的变化，并且随着Al掺杂浓度的增加，ZnO：Al的晶格常数增大。通过扫描电子显微镜观察，发现随着Al掺杂浓度的增加，ZnO：Al靶材表面呈现出更加均匀的颗粒分布。能量色散X射线光谱测试结果显示，成功在ZnO：Al靶材中掺杂了Al元素。
通过X射线衍射测试，并利用光谱椭圆偏振仪对制备的ZnO：Al薄膜进行了表征。X射线衍射测试结果显示，ZnO：Al薄膜具有很好的晶体结构，并且随着Al掺杂浓度的增加，其晶粒尺寸也有所增大。光谱椭圆偏振仪测试结果显示，ZnO：Al薄膜具有较高的透过率和折射率，并且随着Al掺杂浓度的增加，其透过率也略有提高。
通过原子力显微镜测试，观察了ZnO：Al薄膜的表面形貌。结果显示，ZnO：Al薄膜表面平整度良好，没有明显的颗粒和裂纹。
通过电学测试，研究了ZnO：Al薄膜的导电性能。结果显示，随着Al掺杂浓度的增加，ZnO：Al薄膜的导电性能逐渐增强。
4.结论
本研究成功制备了不同Al掺杂浓度的ZnO：Al靶材和薄膜，并对其进行了详细的性质研究。结果显示，ZnO：Al靶材的晶体结构在Al掺杂浓度增加时发生了变化，并且表面呈现出更加均匀的颗粒分布。ZnO：Al薄膜具有良好的晶体结构和表面平整度，并且其光学性质和导电性能得到一定程度的改善。这对于ZnO材料的进一步应用研究具有一定的实际意义。
参考文献：
[1]HuangM,MaoS,FeickH,etal.Room-temperatureultravioletnanowirenanolasers[J].Science,2001,292(5523):1897-1899.
[2]LiY,ChoyKL,LiQ.SynthesisandcharacterizationofnanocrystallineZnOthinfilms[J].JournalofCrystalGrowth,1999,197(1-2):243-249.
[3]FangBZ,MaxsonJM,NordquistCD,etal.DepositionandcharacterizationofZnOthinfilmsbymolecular-beamepitaxy[J].JournalofAppliedPhysics,2000,88(10):5864-5870.