1绪论

   ZnO作为一种新型半导体材料正越来越多的出现在人们的视野当中，其结构与GaN材料相类似，在光电子器件材料领域有很大潜在的应用价值。本次课题针对提高ZnO薄膜的结晶质量和光学特性等方面做了研究与分析，而ZnO材料的其它特性也正逐渐被人们所发掘。

1.1项目背景

ZnO是新一代Ⅱ-Ⅵ族宽禁带半导体材料，室温下的光学禁带宽度约为3.28eV，晶体结构为六方纤锌矿结构，激子束缚能为62meV。ZnO的主要形态结构是其薄膜形态,ZnO薄膜具有十分重要的应用价值和研究意义。随着薄膜制备技术的完善和发展,几乎现如今所有的氧化物薄膜制备方法都可以用于ZnO薄膜的制备；同时还可以通过掺杂制成光电性质良好的薄膜，可以适应不同的需求，如今ZnO薄膜已经成为一种用途广泛，且最具有开发潜力的薄膜材料之一。同时ZnO还具有生长温度低、易于化学刻蚀等许多优点，因此在短波长光电器件领域有着良好的应用前景。制备ZnO薄膜的不同方法各有其优缺点。薄膜的制备如今可以用不同方法来完成，最早被发现的有磁控溅射法、喷雾热分解法等，而现在利用分子束外延、激光脉冲沉积、金属有机物化学气相外延等方法同样可以制备出性质优异的薄膜[1]。而一些不太常见的工艺方法如溶胶凝胶、原子层处延、化学浴沉积、离子吸附成膜、离子束辅助沉积等也正在被更加深入的研究，不久也会在工业生产中实现应用。不同的制备技术和工艺参数影响着ZnO薄膜的结晶取向、薄膜厚度和表面平整度以及光电、压电等性质。本文通过喷雾热解法在具有籽晶层（通过磁控溅射法制备）的衬底上生长ZnO薄膜-优尔!文`论~文-网www.youerw.com，显著改善了ZnO薄膜的结晶质量，同时探讨了掺杂不同物质和浓度对ZnO薄膜光学性能影响。

1.2 研究现状和发展趋势

 1.2.1国内研究

1.2.2国外研究

1.2.3发展趋势

1.3 研究目的及意义

ZnO是一种优秀的多功能半导体材料，其作为近年发展飞快的新型光电子，在很多领域都将有极为广泛的应用前景。ZnO薄膜的压电效应和光电效应都十分出色，可作为表面声波元件，声光元件及光波导器件应用在不同领域。目前也对ZnO的电子结构、缺陷、掺杂改性等方面也做了大量的研究。低电阻率的ZnO薄膜可取代传统的透明导电薄膜ITO而作为太阳能电池。且ZnO在单色场发射显示器材料、微传感器等方面的用途也逐渐被人们发现。随着人们对ZnO材料研究的不断开展，ZnO薄膜材料的技术和应用必将更加深入广泛地影响人们的生产生活。从电子层面实现功能材料的研究和应用。本课题主要是针对在ZnO薄膜的制备和掺杂过程中，影响其结晶质量和物理性能的衬底依赖性问题进行探讨，采用籽晶层法控制薄膜生长模式，提高其结晶和取向性，为制备高质量的ZnO薄膜材料提供研究基础，对促进ZnO薄膜材料的应用具有积极意义。

2 ZnO薄膜的制备和结构表征

    大多数制备薄膜的方法现在都可以用于ZnO薄膜的制备，而ZnO薄膜的结构也可以用很多方法来表征，本研究用到的是磁控溅射法和超声喷雾法来制备ZnO薄膜，并介绍了ZnO薄膜的XDR和PL两种常见的表征方法。

2.1 ZnO薄膜的制备

    如今ZnO薄膜的制备工艺已日趋成熟，很多方法都能制备出性能较好的ZnO薄膜，本研究采用的是磁控溅射法生长一层籽晶层薄膜，并在上面采用超声喷雾热解法生长ZnO薄膜的方法来说明ZnO的结晶特性的。

2.1.1衬底处理和籽晶层的制备

由于ZnO薄膜的生长是在衬底上进行的，所以可以方便的通过控制衬底的形