In掺杂ZnO薄膜结构特性研究：掠射与θ-2θX射线衍射分析

"这篇论文详细探讨了In掺杂ZnO薄膜的结构特性，通过掠射(X-ray Grazing Incidence, GI-XRD)和常规θ-2θ几何方式的X射线衍射技术进行分析。研究由兰伟、刘雪琴、黄春明、郭德峰和王银月等人在兰州大学物理学院进行。他们利用溶胶凝胶旋涂技术在石英衬底上制备了In掺杂的ZnO薄膜。" 在论文中，In-doped ZnO薄膜的沉积工艺是通过溶胶凝胶法与旋涂技术相结合实现的，这种方法允许对薄膜的成分和结构有精细的控制。通过GI-XRD和C-XRD两种不同的X射线衍射方法，可以获取薄膜内部的晶体结构信息。GI-XRD在入射角α=1°时显示出(002)和(103)两个主要的衍射峰，而(103)峰在In掺杂浓度超过临界值（约2at.%)时逐渐成为主要的生长取向，取代了原本的(002)峰。这表明In的掺入改变了ZnO薄膜的结晶方向，可能与固溶体的溶解度有关。 另一方面，C-XRD的结果却显示所有薄膜都只具有(002)的优选取向，没有观察到(103)峰，这暗示了不同探测深度的X射线可能揭示了薄膜结构的不同方面。研究者发现1at.%的In掺杂浓度对于ZnO薄膜来说是最优的，这可能是由于在这个浓度下，薄膜的结晶质量和稳定性达到了最佳平衡。 此外，这些观察结果对于理解和优化In掺杂ZnO薄膜的光电性能至关重要，因为晶体取向和掺杂浓度直接影响其光学性质和电荷传输效率。这种薄膜材料在透明导电氧化物、紫外光探测器、太阳能电池和其他光电子器件中有潜在的应用价值。通过深入研究这些结构特性，可以为未来设计高性能的In-doped ZnO薄膜器件提供理论指导。