衬底温度对ZnO薄膜结构与光学性质的影响研究

"这篇论文是2014年由贾相华等人发表于《哈尔滨理工大学学报》的研究，探讨了衬底温度对氧化锌（ZnO）薄膜结构和光学性质的影响。通过磁控溅射技术在玻璃基片上制备了ZnO薄膜，并运用X射线衍射仪（XRD）、吸收光谱和光致发光谱（PL）等分析手段进行研究。实验结果显示，所有样品都呈现出ZnO的六角纤锌矿结构，且c轴具有高度择优取向。此外，ZnO薄膜在可见光区的吸收较弱，而在紫外区表现出高吸收性。在室温下，PL光谱显示出强烈的紫光发射特性。" 本文主要涉及以下几个知识点： 1. **ZnO薄膜的制备技术** - 磁控溅射是一种广泛用于制备薄膜的物理气相沉积方法。在这个实验中，它被用来在玻璃基片上生长不同衬底温度下的ZnO薄膜。 2. **衬底温度的影响** - 衬底温度是薄膜生长过程中的关键参数，它直接影响到薄膜的结晶质量和光学特性。随着衬底温度的变化，薄膜的微结构和光致发光性能会发生相应改变。 3. **ZnO的晶体结构** - 六角纤锌矿结构是ZnO的典型晶体结构，具有良好的光电性能。实验中所有样品都保持了这种结构，说明制备工艺稳定。 4. **晶格择优取向** - 高度c轴择优取向表明ZnO薄膜的生长过程中，c轴方向的晶体生长占优势，这对提高薄膜的光学性能，特别是紫外光区的性能至关重要。 5. **吸收光谱特性** - ZnO薄膜在可见光区的低吸收系数意味着其透明度高，适用于透明导电氧化物应用。而在紫外区的高吸收系数则表明其在紫外光探测和过滤等领域有潜在应用。 6. **光致发光谱** - 光致发光谱是研究半导体材料发光性质的重要手段。室温下观察到的紫光发射，表明ZnO薄膜具有优良的荧光性能，这可能源于其内在的能带结构和缺陷态。 7. **光学性质的应用** - 强烈的紫光发射特性使得ZnO薄膜在光电子器件，如紫外线探测器、发光二极管（LED）和太阳能电池等领域的应用前景广阔。 该研究揭示了衬底温度对ZnO薄膜微观结构和光学性能的深刻影响，为优化ZnO薄膜的制备工艺提供了理论依据，也为开发高性能的ZnO基光电器件提供了新的视角。