基片温度对PLD法制备ZnO薄膜结构与性能的影响研究

"基片温度对PLD方法制备的ZnO薄膜结构和性能的影响" 本研究由陈亚、李小丽等人在山西师范大学化学与材料科学学院进行，探讨了基片温度如何影响脉冲激光沉积（PLD）法制备的ZnO薄膜的多项关键特性。ZnO是一种具有广阔应用前景的半导体材料，其直接带隙宽禁带（3.3eV）和高激子结合能（60meV）使其适用于LED、LD和紫外光电探测器等领域。 在PLD技术中，薄膜的质量受到多个参数的调控，其中包括基片温度。实验发现，随着基片温度的升高，ZnO薄膜的沉积速率逐渐降低。这是因为高温下，物质的扩散速度增加，导致薄膜生长速率下降。同时，薄膜的结晶质量随着温度的升高而改善，呈现更明显的(002)面择优取向生长，这意味着薄膜的晶体结构更加有序。 通过紫外可见光光谱分析，研究者发现基片温度变化显著影响了ZnO薄膜的禁带宽度，这是决定材料光学性质的关键因素。禁带宽度的变化可能源于薄膜生长过程中的应力、缺陷密度或晶格参数的调整。禁带宽度的调整对优化ZnO薄膜在光电器件中的性能至关重要。 霍尔效应测量结果显示，随着基片温度的提高，ZnO薄膜的载流子浓度增大，而载流子迁移率减小。载流子浓度的增加可能源于高温下更多的氧空位或其他缺陷的形成，这些缺陷可以作为载流子的来源。然而，迁移率的降低可能是由于缺陷增多导致的散射增加，影响了载流子的移动效率。 实验中，研究人员采用了PLD技术，这种技术因其能够保持靶材和薄膜成分的一致性而备受青睐。与其他制备方法相比，如MBE、CVD、MOCVD和ALE，PLD在制备复杂氧化物薄膜时具有独特优势。尽管已有许多关于PLD制备ZnO薄膜的研究，但本研究的独特之处在于详细探讨了基片温度这一参数对薄膜结构和性能的综合影响，提供了深入理解ZnO薄膜生长和光电性质之间关系的基础。 基片温度是控制PLD法沉积ZnO薄膜性能的重要参数，影响着沉积速率、结晶质量、光学特性和电学特性。通过精确调控这一参数，可以优化ZnO薄膜的性能，以满足不同应用领域的需求。未来的研究可能会进一步探索其他工艺参数的优化组合，以实现高性能的ZnO薄膜制备。