Sn摻雜ZnO膜的共濺射制備及性能研究

2013-04-29 葉凡 深圳大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

  ZnO 為直接帶隙的半導(dǎo)體,室溫下禁帶寬度約為3.4eV,在可見(jiàn)光區(qū)透明,在光電子器件中有重要應(yīng)用。摻雜可以調(diào)節(jié)ZnO 的光、電及磁等性能。ZnO 已被摻入Sn 等雜質(zhì)元素,但大多集中在包括納米線及納米棒等納米結(jié)構(gòu)上。濺射是一種重要的制備及摻雜薄膜的方法,目前沒(méi)有見(jiàn)到共濺射制備Sn 摻雜的ZnO 膜(ZnO:Sn)的報(bào)道;另外,ZnO:Sn 的熱電性能也沒(méi)有見(jiàn)到報(bào)道。

  我們采用共濺射的方法,以金屬Zn(99.999%)和Sn(99.999%)做靶,通入氧和氬,在硅片和玻璃上沉積ZnO:Sn,同時(shí)為對(duì)比,在關(guān)閉Sn 靶并保持其它濺射工藝參數(shù)完全不變的條件下,制備了ZnO 膜。采用X 射線衍射、掃描電鏡、四探針、紫外可見(jiàn)分光譜儀及賽貝克效應(yīng)等對(duì)所制備的樣品進(jìn)行了測(cè)試。所得結(jié)果表明,摻雜和不摻雜的ZnO 膜都是六方結(jié)構(gòu),以(002)為擇優(yōu)取向,Sn 摻雜導(dǎo)致(002)峰向小角度移動(dòng),這種移動(dòng)很可能是由于膜內(nèi)存在應(yīng)力所致;相同制備條件下,ZnO:Sn 的電導(dǎo)率遠(yuǎn)大于沒(méi)有摻雜的ZnO;從樣品的透射和反射譜,得到了其吸收曲線并擬合了光學(xué)帶隙,發(fā)現(xiàn)相同制備條件下,ZnO:Sn 的光學(xué)帶隙小于沒(méi)有摻雜的ZnO 的光學(xué)帶隙。我們還對(duì)ZnO:Sn 及ZnO 的熱電性能進(jìn)行了測(cè)試及討論。