ZnO-Ce薄膜的制備與性能研究.pdf

1、ZnO是一種具有廣闊發(fā)展?jié)摿Φ墓怆姴牧?室溫下禁帶寬度為3.37 eV,激子束縛能為60 meV,容易生長(zhǎng)且成本低。Ce是一種重要的稀土元素,摻入到特定的基質(zhì)材料中會(huì)產(chǎn)生優(yōu)異的光學(xué)性能。ZnO:Ce納米材料作為一種極具發(fā)展?jié)摿Φ墓庵掳l(fā)光材料引起了人們很大的研究興趣。然而,大多數(shù)研究集中于ZnO:Ce一維納米材料的光致發(fā)光性質(zhì),對(duì)ZnO:Ce薄膜的關(guān)注卻很少。
　　 本文通過(guò)直流磁控濺射法制備了ZnO和ZnO:Ce薄膜,研究了制備

2、工藝對(duì)樣品結(jié)構(gòu)、形貌、光學(xué)和光致發(fā)光特性的影響。具體的研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下:
　　 (1)制備的ZnO和ZnO:Ce薄膜均具有六角纖鋅礦結(jié)構(gòu),不存在其它雜相。氧氣流量比會(huì)影響薄膜的擇優(yōu)取向。所有樣品的可見(jiàn)光透光率均超過(guò)了85％。當(dāng)氧氣流量比為30％時(shí),ZnO和ZnO:Ce薄膜的光致發(fā)光性能最好。
　　 (2)研究了襯底溫度對(duì)ZnO:Ce薄膜的結(jié)構(gòu)、形貌、光致發(fā)光等一系列特性的影響。隨著襯底溫度的升高,薄膜的表面逐漸由顆粒狀

3、轉(zhuǎn)變成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),發(fā)光現(xiàn)象也越發(fā)不明顯。襯底溫度在100℃以下的樣品具有較好的光致發(fā)光性能。
　　 (3)ZnO薄膜只有一個(gè)位于394 nm處的紫外發(fā)射峰,摻雜低濃度Ce的ZnO:Ce薄膜有位于415和463 nm處的兩個(gè)發(fā)射峰,摻雜高濃度Ce的ZnO:Ce薄膜有位于418、441和463 nm處的三個(gè)發(fā)射峰。
　　 (4).ZnO薄膜的紫外發(fā)射來(lái)源于帶間躍遷或激子復(fù)合,ZnO:Ce薄膜的藍(lán)光發(fā)射源自于Zn1缺陷能級(jí)到價(jià)帶