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ZnO是Ⅱ-Ⅵ族宽禁带半导体材料,属于六角纤锌矿结构,具有较大的激子束缚能,带隙宽度为3.37eV,可以实现室温下的紫外受激辐射。它还具有介电、压电和光电等特性,在光电导、压电、光波导、发光器件、激光器、透明导电膜、气敏传感器、表面及体声波器件以及声光器件等方面具有广阔的应用前景。最近研究发现,在ZnO中掺杂Mg、Cd可以改变ZnO的带隙,有利于器件的光学参数调制。因此,制备出适合紫外光电器件要求,并且光学性能可以调制的高质量ZnO薄膜有着非常重要的科学意义和应用价值。 本文采用脉冲激光沉积(PLD)技术在Si(100)单晶片上制备出高c轴取向、蓝绿发光峰被完全抑制、适合紫外光器件的优质Zn1-xMgxO薄膜系列。为了探索氧化锌薄膜的大面积制备工艺,同时采用溶胶-凝胶技术研制Mg掺杂ZnO薄膜。论文集中地研究了工艺条件对薄膜的结晶过程、微结构以及光学性能的影响,并对Mg、Co掺杂ZnO薄膜的磁性进行了探讨和研究。主要研究工作如下: 1.采用脉冲激光沉积方法在Si(100)单晶片上制备出沿c轴高度取向的单晶薄膜,系统地研究了Mg含量、薄膜厚度、退火温度及氧压对ZnO薄膜表面形貌、结构和发光特性的影响。实验表明,选择Mg掺杂含量0.075x?,并控制氧压为1.0Pa时,通过加镀SiO2缓冲层,获得了沿[0001]方向生长、高质量的ZnMgO薄膜。 2.采用溶胶-凝胶法在SiO2衬底上制备出Zn1-xMgxO薄膜,利用X-射线衍射仪、原子力显微镜、荧光光谱仪,系统研究了Mg掺杂含量、薄膜层数和退火温度对薄膜结构、形貌和光学性能的影响,为探索氧化锌薄膜的大面积制备技术奠定了实验基础。 3.Zn1-xMgxO薄膜的磁性研究目前鲜有报道,我们系统地研究了Zn1-xMgxO薄膜在不同工艺过程和不同Mg含量下的磁学性质。实验发现,Zn1-xMgxO薄膜均不同程度地表现出室温铁磁性,并随着氧压的增大(0.7 Pa Po??220 Pa)饱和磁化强度增大。同时,我们还研究了Co掺杂对ZnMgO薄膜磁性的影响,实验发现,随着Co含量的增加,薄膜的饱和磁化强度随之增加。从XRD图谱中 没有发现Co粒子的衍射峰,表明Co2+离子进入了薄膜的晶格中,我们认为Co2+离子的交换耦合导致了Zn1-xMgxO薄膜磁性的增强。