制備方法對ZnO納米薄膜微結構及光電性能的影響研究

陳真英，李 飛

（北部灣大學 理學院，廣西 欽州 535011）

氧化鋅（ZnO）是一種新型n型II-VI族半導體材料，直接帶隙約為3.37 eV，其激子縛束能高至60 MeV，從而具有許多優異的光電性能，同時氧化鋅還具有性能穩定、儲量豐富、價格低廉、環保無毒等優異性能，因此氧化鋅薄膜在透明導電領域、發光器件、光伏電池、液晶顯示器、透明電磁屏蔽等眾多領域得到了非常廣泛的應用[1-3]。

磁控濺射法和電子束蒸發法是常用的兩種制備薄膜的物理方法。磁控濺射法是利用電離出的氬原子加速轟擊靶材，濺射出靶材原子沉積在基片上成膜。具有與襯底附著性能好、結構致密、純度高、可大面積鍍膜等優點。電子束蒸發法是采用高能電子束直接加熱材料，使其汽化并在襯底上凝結成膜。具有沉積速率大、適合高熔點材料成膜的特點。大部分關于ZnO薄膜的文獻中均采用磁控濺射法制備，而對于電子束蒸發法制備的ZnO薄膜，報道比較少[4-7]。因此本論文將分別采用這兩種辦法來制備ZnO薄膜，從而研究制備方法對ZnO薄膜的微結構以及光電性能的影響。

1 實驗

1.1 鍍膜材料制備

選用純度為99.99%的ZnO粉末（從天津光復化學試劑公司購買）為原料，經研磨加膠以及烘干造粒后壓片制成陶瓷坯體；此坯體經過500℃左右排膠后，在1 500℃下燒結保溫獲得直徑約59 mm，厚度約2.5 mm的ZnO磁控濺射陶瓷靶材。電子束蒸發材料采用純度為99.99%的ZnO顆粒（從北京億品川成科技有限公司購買），顆粒尺寸為1~3 mm，置于電子束鍍膜機鍍膜腔的銅坩堝中。

1.2 薄膜制備

將普通玻璃片依次在丙酮溶液中超聲清洗10 min、無水乙醇中超聲清洗10 min、超純水中超聲清洗10 min，用氮氣吹干，最后由真空干燥箱80°C烘干備用。……