张顺论文答辩

1、 论文答辩论文答辩 ZnO薄膜的制备与应用进展 学学 生生 ：张顺张顺 导导 师师 ：周晓明周晓明 期期 班班 ：11材料物理材料物理 参考文献参考文献 总结总结 氧化锌薄膜的应用进展氧化锌薄膜的应用进展 氧化锌薄膜的制备方法氧化锌薄膜的制备方法 绪论绪论 论文结构论文结构 引言：引言： ZnO 是一种宽带隙族化合物半导体材料，ZnO 室温下的禁带宽度约为 3.37 eV，激子束缚能高达 60 meV，比其室温下的热离化能26 meV 大很多，非常适合用于制作短波长发光器件及紫外探测器。ZnO 与GaN 具有相同的晶体结构、相近的晶格常数和禁带宽度，相比于GaN，ZnO的熔点更高，热稳定性及化

2、学稳定性更好。ZnO 单晶薄膜可以在低于500的生长温度下获得，比 GaN 等其他宽禁带半导体材料的制备温度低很多，因此可以大大减少高温制备所产生的缺陷。另外，ZnO 原材料资源丰富、价格低廉，无毒无污染，是一种绿色环保型材料，具有十分广阔的应用前景。 绪论绪论 绪论绪论 氧化锌结构氧化锌结构 ZnO 是一种-族氧化物材料，在自然条件下，其稳定相的晶体结构为六 方纤锌矿 (Wurtzite) 结构，属于六角晶系（hexagonal）6 mm点群。可以视为由沿着c轴方向的Zn-O“原子偶层”堆垛而成，即一层Zn原子与一层O原子紧靠在一起的重复排列结构。其中Zn原子和O原子各自按六方密堆方式排列，

3、每一个Zn原子位于四个相邻的O原子所形成的四面体间隙中，但只占据其中半数的O四面体间隙。 绪论绪论 氧化锌薄膜的基本性质氧化锌薄膜的基本性质 （1） ZnO 薄膜的光电性质 （2） ZnO 薄膜的压电性质 （3） ZnO 薄膜的气敏性质 （4） ZnO 薄膜的压敏性质 ZnO 薄膜由于量子空间局域作用使得大量电子被束缚在晶界处，表现出很强的界面效应，使其比体材料及其它金属氧化物材料有更高的导电率，透明性和传输率。氧化锌薄膜作为一种优异的光电和压电相结合的电子信息材料，它在压电转换，光电显示以及集成电子器件等方面有广泛的应用。 ZnO薄膜的制备方法及基本原理 制备ZnO 薄膜的方法很多，不同的制

4、备方法，所制备出来的薄膜晶体结构、质量也有很大的差异。现今，ZnO 薄膜常用的制备方法主要有以下几种： 1.磁控溅射法 2.脉冲激光沉积法(PLD) 3.分子束外延法(MBE) 4.化学气相沉积法(CVD) 5.金属有机物化学气相沉积 (MOCVD) 6.喷雾热分解法 7.溶胶凝胶法ZnOZnO薄膜的制备方法及基本原理薄膜的制备方法及基本原理 1. 磁控溅射法磁控溅射法 溅射法制备薄膜是利用气体放电产生的正离子在电场的作用下高速轰击作为阴极的靶材，使靶材中的原子或分子溢出而沉积在基片上形成所需的薄膜。 2 .脉冲激光沉积法脉冲激光沉积法(PLD) 脉冲激光沉积方法通过将高功率脉冲激光束聚焦后作

5、用于靶材表面，使靶表面材料气化产生高温高压等离子体向外膨胀并在衬底上沉积形成薄膜。 3 .分子束外延法分子束外延法(MBE) 分子束外延法是在超高真空条件下精确控制原材料的中性分子即分子束的强度，把分子束射到加热的基片上外延生长。 4. 化学气相沉积法化学气相沉积法(CVD) 化学气相沉积法（CVD）是将含有构成薄膜元素的一种或几种化合物或单质气体，借助气相反应生成薄膜的方法。 5.金属有机物化学气相沉积金属有机物化学气相沉积 (MOCVD) 此方法是利用金属有机化合物进行金属输运的一种气相外延生长技术，载气体把金属有机化合物和其它气源携带到反应室中加热的衬底上方，随着温度的升高在气相和气固界

6、面发生一系列物理和化学变化，最终在衬底表面上生成外延层。 ZnOZnO薄膜的制备方法及基本原理薄膜的制备方法及基本原理 6 .喷雾热分解法喷雾热分解法 喷雾热解法（Spray pyrolysis）的主要原理是把反应物以气溶胶（雾）形式引入反应腔中沉积在基片上，在一定压力驱使下抵达高温基片表面并在其上发生裂解，形成薄膜。 7. 溶胶凝胶法溶胶凝胶法 一个呈液态分散、高度均匀的体系（溶液或液胶）经化学或物理方式的处理整体转变成一个呈类固态分散、高度均匀的体系（凝胶）的过程称为溶胶凝胶过程，而利用这个过程制备材料就是溶胶凝胶法。ZnOZnO薄膜的制备方法及基本原理薄膜的制备方法及基本原理 应用进展应

7、用进展 ZnOZnO薄膜的应用进展薄膜的应用进展 ZnO是一种多功能氧化物材料，在光电、压电、热电、铁电、铁磁等各个领域都具有优异的性能，可制作气敏传感器、表面波器件MSM结构的光导型、肖特基型ZnO紫外探测器、ZnO场发射器件以及ZnO薄膜晶体管(TFT)器件等，这些器件只需要实现n型导电就可以满足要求。然而，ZnO的最大优势却在于制作低阐值的紫外发光二极管LED以及激光二极管LD器件，它们均要求P型导电的ZnO薄膜。本章主要对ZnO薄膜的P型掺杂和ZnO同质结LED发光器件的研究进展进行简单的介绍。 应用进展应用进展 1.ZnO1.ZnO薄膜的薄膜的P P型掺杂研究进展型掺杂研究进展 Zn

8、O薄膜的P型的掺杂主要分为单元素掺杂以及多元素共掺杂。其中单元素掺杂分为I族元素掺杂和V族元素掺杂。多元素共掺杂主要是III-V族元素的掺杂。 2 .ZnO2 .ZnO同质结同质结LEDLED发光器件的研究进展发光器件的研究进展 人们在ZnO同质结器件方面做了大量的研究工作，并取得了一定的研究成果，甚至实现了电致发光，但是在大部分报道的ZnO发光器件的发光效率都比较低，离具体的实际应用还用一定的距离，器件的整体性能还有待进一步的提高。 总结总结 1.半导体材料的研究大致经历了三代，其中第一代半导体材料以硅 (Si)、锗 (Ge)半导体为主；第二代半导体材料以砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)

9、等为主；第三代半导体材料具有禁带宽度大、电子漂移饱和速度高、介电常数小等特点，以GaN和氧化锌ZnO等为典型的代表。 2. ZnO是一种宽带隙 (Eg=3.37eV)-族氧化物材料，在自然条件下，其稳定相的晶体结构为六方纤锌矿 (Wurtzite) 结构，属于六角晶系（hexagonal）6 mm点群。因其具有优良的光学、电学、化学、机械性能及热稳定性，在紫外光探测器，发光器件，传感器件，太阳能电池等方面有广泛的应用。 总结总结 3.ZnO 薄膜的方法很多，不同的制备方法，所制备出来的薄膜晶体结构、质量也有很大的差异。现今，ZnO 薄膜常用的制备方法主要有磁控溅射法、脉冲激光沉积法(PLD)、分子束外延法(MBE)、化学气相沉积法(CVD)、金属有机物化学气相沉积(MOCVD)、超声喷雾热解及溶胶凝胶法(Sol-gel)等