ZnO薄膜的研究与制备情况.pptxVIP

第1页/共16页ZnO薄膜的研究与制备情况第2页/共16页01ZnO的晶体结构过渡页01清晰的内容设定01清晰的内容设定02ZnO的性质与应用Transition Page03ZnO薄膜的制备方法04ZnO薄膜当前研究情况第3页/共16页01晶体结构 氧化锌晶体有三种结构：六边纤锌矿结构、立方闪锌矿结构，以及比较罕见的氯化钠式八面体结构。六边纤锌矿结构在三者中稳定性最高，因而最常见。立方闪锌矿结构可由逐渐在表面生成氧化锌的方式获得。在两种晶体中，每个锌或氧原子都与相邻原子组成以其为中心的正四面体结构。八面体结构则只曾在100亿帕斯卡的高压条件下被观察到。?? 纤锌矿结构、闪锌矿结构有中心对称性，但都没有轴对称性。晶体的对称性质使得纤锌矿结构和闪锌矿结构具有压电效应。?? 纤锌矿结构的点群为6mm（国际符号表示），空间群是P63mc。晶格常量中，a=3.25埃，c=5.2埃；c/a比率约为1.60，接近1.633的理想六边形比例。在半导体材料中，锌、氧多以离子键结合，是其压电性高的原因之一。第4页/共16页01晶体结构第5页/共16页01ZnO的晶体结构过渡页02ZnO的性质与应用Transition Page02巧妙的母版设计03ZnO薄膜的制备方法04ZnO薄膜当前研究情况第6页/共16页02性质物理性质： 外观和性状：白色粉末或六角晶系结晶体。无嗅无味，无砂性。受热变为黄色，冷却后重又变为白色加热至1800℃时升华。溶解性：溶于酸、浓氢氧化碱、氨水和铵盐溶液，不溶于水、乙醇。化学性质： 氧化锌是一种著名的白色的颜料，俗名叫锌白。它的优点是遇到H2S气体不变黑。在加热时，ZnO由白、浅黄逐步变为柠檬黄色，当冷却后黄色便退去，利用这一特性，把它掺入油漆或加入温度计中，做成变色油漆或变色温度计。因ZnO有收敛性和一定的杀菌能力，在医药上常调制成软膏使用，ZnO还可用作催化剂。第7页/共16页02应用太阳能电池?： 太阳能电池是ZnO薄膜的一个重要应用领域。通过LPCVD法制得的ZnO薄膜拥有粗糙的平面，使其拥有较好的光散射性能。ZnO受高能粒子辐射损伤较小，特别适合于太空中使用。ZnO在适当的掺杂下表现出低阻特征，可用作太阳能电池的透明电极。而且Al掺杂可使ZnO薄膜的禁带宽度增大,且具有较高的透光率，高透光率和可调的禁带宽度使其适合作为太阳能电池窗口材料。Al掺杂ZnO薄膜在气敏传感器方面应用效果也非常显著。 当然，也可运用于发光器件，?缓冲层?，?压电器件等方面。第8页/共16页01ZnO的晶体结构过渡页02ZnO的性质与应用Transition Page03ZnO薄膜的制备方法03简单的展示思路04ZnO薄膜当前研究情况 第9页/共16页03制备方法制备方法——化学方法磁控溅射法（MS）化学气相沉积法（CVD）分子束外延技术（MBE）脉冲激光沉积法（PLD）溶胶-凝胶法(Sol-gel)超声喷雾热分解法(USP)第10页/共16页03制备方法 磁控溅射法(MS)是目前（尤其是国内）研究最多、最成熟的一种ZnO薄膜制备方法。此法适用于各种压电、气敏和透明导体用优质ZnO薄膜的制备。用此法即使在非晶衬底上也可得到高度Ｃ轴取向的ZnO薄膜。溅射是利用荷能粒子轰击靶材，使靶材原子或分子被溅射出来并沉积到衬底表面的一种工艺。根据靶材在沉积过程中是否发生化学变化，可分为普通溅射和反应溅射。若靶材是Zn，沉积过程中Zn与环境气氛中的氧气发生反应生成ZnO则是反应溅射；若靶材是ZnO陶瓷，沉积过程中无化学变化则为普通溅射法。愿使命核心价值观各模块理念第11页/共16页03制备方法超声喷雾热解方法（USP） 超声喷雾热解法是通过将金属盐溶液雾化后喷入高温区,使金属盐在高温下分解形成薄膜。此法非常容易实现掺杂,通过加入氯盐掺杂Al和In等元素,可以获得电学性质优异的薄膜,还可以制备出具有纳米颗粒结构、性能优异的薄膜。这种方法的溶液一般是用醋酸锌溶于有机溶剂或含醋酸的去离子水中。喷雾热解法的设备与工艺简单，但也可生长出与其他方法可比拟的优良的ZnO薄膜，且易于实现掺杂，是一种非常经济的薄膜制备方法，有望实现规模化扩大生产，用于商业用途。03制备方法第12页/共16页01ZnO的晶体结构过渡页02ZnO的性质与应用Transition Page03 ZnO薄膜的制备方法04ZnO薄膜当前研究情况04快捷的操作技巧第13页/共16页04研究情况 ZnO薄膜在晶格、光电、压电、气敏、压敏等许多方面具有优异的性能，热稳定性高，在表面声波器件、太阳能电池、气敏和压敏器件等很多方面得到了较为广泛的应用，在紫外探测器、LED、LD等诸多领域也有着巨大的开发潜力。而且ZnO薄膜的许多制作工艺和集成电路工艺相容，可与硅等多种半导体器件实现集成化，因而备受人们重视