ZnO荧光薄膜的制备与硫化研究

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氧化锌是宽禁带(3.3ev)直接带隙n型半导体材料,并且具有较高的激子束缚能(60ev)。这使其成为紫外激光器和真空荧光显示的理想材料。在荧光显示方面,人们比较关注的是ZnO薄膜蓝-绿光发射的特性,以便使其作为绿色荧光材料应用于平板显示领域,或用于制备短波长发光二极管。本课题采用脉冲激光沉积法首先在玻璃衬底上制备高结晶质量的ZnO纳米荧光薄膜,然后首次采用硫化工艺处理以在不降低荧光薄膜结晶质量的情况下增加荧光薄膜中的O空位的浓度。利用X射线衍射仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM)分别对硫化前后的荧光薄膜进行分析,并用光致发光(PL)谱对硫化后荧光薄膜的发光性能进行测试分析。通过研究得到以下结果:1.系统探索了氧气压强等工艺参数对薄膜结晶质量及表面形貌的影响,获得了制备高结晶质量ZnO薄膜的最佳工艺参数:激光器电压为12KV,靶材与衬底之间的距离为3.0cm,氧气压强为8Pa。2.对ZnO纳米荧光薄膜进行硫化还原工艺研究,结果表明随着硫化时间的增加及硫化温度的增高,薄膜的结晶质量逐渐提高。3.将硫化后的荧光薄膜进行发光性能测试,系统研究了硫化时间与硫化温度以对荧光薄膜发光性能的影响,并获得了具有最优绿光发光性能的最佳硫化工艺参数:硫化温度为30分钟,硫化时7间为500~℃。
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