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氧化锌薄膜是一种新型的宽禁带半导体材料。由于其很多有趣的性质,例如,可见光透明、宽禁带(Eg=3.3 eV)、优良的压电性质、六角纤锌矿结构、n型半导体等,使得它们在很多领域有着广泛的应用,例如,透明导体、太阳能电池、表面声波器件、紫外激光、稀磁半导体材料等。
氧化锌薄膜可以使用多种方法来制备,常用的有磁控溅射、金属有机物化学气相沉积(MOCVD)、脉冲激光沉积(PLD)、溶胶凝胶(sol-gel)等。溶胶凝胶方法因其成本低廉、操作简单、烧结温度低等优点在薄膜制备领域具有很大的吸引力。而作为溶胶凝胶方法一种的Pechini方法则以其更为低廉的成本和低毒性等优势受到许多研究者的青睐。本文使用改进型水基Pechini方法制备了氧化锌薄膜。除了使用去离子水作为溶剂外,在改进后的制备方法中我们还引入了酒精。实验表明,酒精的加入大大改善了前驱体溶液的性质,克服了纯水基前驱体溶液制备氧化锌薄膜过程中所遇到的许多困难,例如,溶胶浸润性不佳、薄膜过于疏松、无法达到有效厚度等。在实验中,我们认真分析了不同的溶液配比和不同的退火温度给薄膜各方面性能所带来的影响并试图分析了其中原因。另外,本文还研究了不同气氛退火以及钴掺杂对薄膜光学性质的影响,并得出了一些有趣的结果。