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前驱体溶液浓度对超声雾化热解法制备N掺杂ZnO薄膜性能的影响 巴春竹 辽宁师范大学物理与电子技术学院 摘要 通过超声喷雾热解工艺，以醋酸锌和醋酸铵的混合溶液为前驱溶液，在单晶体硅衬底上制备N掺杂ZnO薄膜，通过场发射扫描电镜手段研究了喷雾热解法下N掺杂ZnO薄膜的生长机理，晶体结构和电学性能。测试结果表明随着不同的前驱液的溶液浓度的不同，薄膜呈现出不同的生长机理从而影响了薄膜晶体的晶体结构和电学性能。在控制优化衬底温度下，在不同的前驱液浓度下，实现了ZnO薄膜的制备，具有优良的均匀性和致密性。 关键字 ZnO 超声雾化热解法 掺杂 生长机理 Effect of Different Concentrations of Precursor Solution on the Property of ZnO Films Prepared by Ultrasonic Spray Pyrolysis Method Abstract ZnO thin films were grown on the heated glass substrate by the ultrasonic spray pyrolysis method zinc acetate solutions were used as the precursor material .The crystalline and microstructure of the thin films prepared through different concentrations of precursor solutions have been carefully analyzed. The results show that the ZnO thin films samples that grown in suitable conditions have the dense smooth and hexagonal wurtzite polycrystalline structure. Key words :ZnO thin film, ultrasonic spray pyrolysis, doping growth mechanism 1引言 近年来,由于光电子器件潜在的巨大市场使光电材料成为研究的重点。ZnO薄膜是一种光学透明薄膜纯ZnO及其掺杂薄膜具有优异光电性能,用途广阔,而且原料易得、价廉、毒性小,成为最有开发潜力的薄膜材料之一。目前,研究ZnO材料的性质涉及许多研究领域,其中包括:透明导电膜TCO、表面声学波SAW器件、光激射激光器、气敏传感器、紫外光探测器、显示以及与GaN互作缓冲层等方面。ZnO薄膜的制备方法多种多样可以适应不同需求的传统方法如磁控溅射Magnetron Sputtering、化学气相沉积CVD,及溶胶-凝胶法等新沉积工艺如激光脉冲沉积法PLD、分子束外延法。 ZnO的性质 ZnO是一种直接带隙宽禁带半导体材料，其晶体为六方纤锌矿结构，禁带宽度3.37eV，具有较大的激子束缚能（60meV）［1］和较小的玻尔半径（1.8nm）［2］，可在室温下实现激子复合发光，因而在短波长光电子器件领域具有广阔的应用前景，对于提高光记录密度和光信息的存取速度有非常重要的意义.近年来ZnO材料成为光电材料领域中十分活跃的研究热点，研究者已在ZnO薄膜的p型掺杂和p－n结的制备等方面取得了一系列重要成果.Minegishi等人利用CVD技术，以NH3为N源进行ZnO薄膜的N掺杂，首次成功地制备出p－ZnO薄膜［3］.目前可以成功地制备p－ZnO薄膜的方法主要有扩散技术、CVD技术、PLD技术等，常见的p型掺杂元素有N［4－9］、P［10］、As［11－12］、Ag［13－14］、Li［15－16］等.吕建国等人以二水合醋酸锌作为前驱，醋酸铵作为氮气源，用CVD技术生长了p－ZnO薄膜［17］.该研究表明，在ZnO薄膜的形成过程中，将N作为活性原子掺入，可以有效地得到p－ZnO薄膜. ZnO的制备方法 许多方法用于