镁掺杂氧化锌薄膜的制备及光学特性分析的中期报告.docxVIP

镁掺杂氧化锌薄膜的制备及光学特性分析的中期报告 中期报告 一、选题背景及意义 氧化锌（ZnO）具有良好的光电性能和光学性能，在光电器件、化学传感器等领域有着广泛应用。然而，单纯的氧化锌材料在一些应用中还存在一些不足。例如，氧化锌薄膜的带隙较大，光吸收弱，因此其在太阳能电池领域的应用受到了限制。为了解决这些问题，我们可通过掺杂某些元素来改善氧化锌材料的性能。其中，镁（Mg）掺杂氧化锌材料是一种备受关注的选择。具体来说，镁掺杂可以降低氧化锌材料的带隙，从而增强其光吸收性能。 因此，本研究旨在制备镁掺杂氧化锌薄膜，并组织对其光学特性进行分析，为其在太阳能电池等领域的应用提供基础研究支持。 二、制备方法及条件 1. 材料准备 氧化锌粉末（95％纯度）和镁粉末（99.99％纯度）。 2. 薄膜制备 采用射频磁控溅射法（RF-Sputtering）在玻璃基底上制备氧化锌和镁掺杂氧化锌薄膜。其中基底清洗为三步法：①将基底浸入去离子水中超过5分钟；②科学调配强度为10％（体积比）的HCl-水混合液，在混合液中超声处理10分钟后，将基底浸入其中超过5分钟；③重复第二步操作，然后将基底在氮气流中吹干。 3. 制备条件 沉积压力为3.0×10-3Pa、射频功率为150W、基底温度为室温，氧流量为25 SCCM、氩气流量为40 SCCM，镁掺杂浓度分别为0％、3％、5％。 三、结果分析及展望 1. 结果 制备的薄膜样品经过SEM表征，显示出薄膜表面平整，均匀，无明显缺陷或颗粒。我们还采用了XRD和UV–vis分析技术来研究其结晶性质和光学特性。在XRD分析中，制备的样品有很好的定向性，可以发现其峰位位置与JCPDS卡号为PCS-01-0984的氧化锌薄膜匹配，表明仅得到氧化锌薄膜。而在光学性质分析中，我们发现镁掺杂浓度为5％的镁掺杂氧化锌薄膜样品的吸收率明显增加，表明镁掺杂可以改善氧化锌材料的光吸收性能。 2. 展望 未来的工作将更进一步的探索制备镁掺杂氧化锌薄膜的工艺参数，如沉积时间、沉积速度、镁掺杂浓度等对其性能的影响，期望得到优质且实用的掺杂氧化锌材料，为其在太阳能电池等领域的应用提供基础研究支持。