ZnO薄膜的研究與制備情況ppt課件

1、ZnOZnO薄膜的研討與制備情況薄膜的研討與制備情況Contents Page目錄頁ZnO的晶體構(gòu)造04 ZnO薄膜當(dāng)前研討情況01 ZnO的晶體構(gòu)造 02 ZnO的性質(zhì)與運用03 ZnO薄膜的制備方法Transition Page過渡頁04 ZnO薄膜當(dāng)前研討情況01 明晰的內(nèi)容設(shè)定02 ZnO的性質(zhì)與運用03 ZnO薄膜的制備方法01 明晰的內(nèi)容設(shè)定01 ZnO的晶體構(gòu)造- 4 - 01晶體構(gòu)造晶體構(gòu)造 氧化鋅晶體有三種構(gòu)造：六邊纖鋅礦構(gòu)造、立方閃鋅氧化鋅晶體有三種構(gòu)造：六邊纖鋅礦構(gòu)造、立方閃鋅礦構(gòu)造，以及比較稀有的氯化鈉式八面體構(gòu)造。六邊纖鋅礦構(gòu)造，以及比較稀有的氯化鈉式八面體構(gòu)造。六邊

2、纖鋅礦構(gòu)造在三者中穩(wěn)定性最高，因此最常見。立方閃鋅礦構(gòu)礦構(gòu)造在三者中穩(wěn)定性最高，因此最常見。立方閃鋅礦構(gòu)造可由逐漸在外表生成氧化鋅的方式獲得。在兩種晶體中，造可由逐漸在外表生成氧化鋅的方式獲得。在兩種晶體中，每個鋅或氧原子都與相鄰原子組成以其為中心的正四面體每個鋅或氧原子都與相鄰原子組成以其為中心的正四面體構(gòu)造。八面體構(gòu)造那么只曾在構(gòu)造。八面體構(gòu)造那么只曾在100100億帕斯卡的高壓條件下被億帕斯卡的高壓條件下被察看到。察看到。 纖鋅礦構(gòu)造、閃鋅礦構(gòu)造有中心對稱性，但都沒有軸纖鋅礦構(gòu)造、閃鋅礦構(gòu)造有中心對稱性，但都沒有軸對稱性。晶體的對稱性質(zhì)使得纖鋅礦構(gòu)造和閃鋅礦構(gòu)造具對稱性。晶體的對稱性質(zhì)使

3、得纖鋅礦構(gòu)造和閃鋅礦構(gòu)造具有壓電效應(yīng)。有壓電效應(yīng)。 纖鋅礦構(gòu)造的點群為纖鋅礦構(gòu)造的點群為6mm6mm國際符號表示，空間群是國際符號表示，空間群是P63mcP63mc。晶格常量中，。晶格常量中，a=3.25a=3.25埃，埃，c=5.2c=5.2埃；埃；c/ac/a比率約為比率約為1.601.60，接近，接近1.6331.633的理想六邊形比例。在半導(dǎo)體資料中，鋅、的理想六邊形比例。在半導(dǎo)體資料中，鋅、氧多以離子鍵結(jié)合，是其壓電性高的緣由之一。氧多以離子鍵結(jié)合，是其壓電性高的緣由之一。- 5 - 01晶體構(gòu)造晶體構(gòu)造Transition Page過渡頁04 ZnO薄膜當(dāng)前研討情況02 巧妙的母版

4、設(shè)計03 ZnO薄膜的制備方法01 ZnO的晶體構(gòu)造02 ZnO的性質(zhì)與運用- 7 - 02性質(zhì)性質(zhì)物理性質(zhì)： 外觀和性狀：白色粉末或六角晶系結(jié)晶體。無嗅無味，無砂性。受熱變?yōu)辄S色，冷卻后重又變?yōu)榘咨訜嶂?800時升華。溶解性：溶于酸、濃氫氧化堿、氨水和銨鹽溶液，不溶于水、乙醇。化學(xué)性質(zhì)： 氧化鋅是一種著名的白色的顏料，俗名叫鋅白。它的優(yōu)點是遇到H2S氣體不變黑。在加熱時，ZnO由白、淺黃逐漸變?yōu)闄幟庶S色，當(dāng)冷卻后黃色便退去，利用這一特性，把它摻入油漆或參與溫度計中，做成變色油漆或變色溫度計。因ZnO有收斂性和一定的殺菌才干，在醫(yī)藥上常調(diào)制成軟膏運用，ZnO還可用作催化劑。- 8 - 02運

5、用運用太陽能電池太陽能電池：太陽能電池是太陽能電池是ZnO薄膜的一個重要運用領(lǐng)域。經(jīng)薄膜的一個重要運用領(lǐng)域。經(jīng)過過LPCVD法制得的法制得的ZnO薄膜擁有粗糙的平面，使其薄膜擁有粗糙的平面，使其擁有較好的光散射性能。擁有較好的光散射性能。ZnO受高能粒子輻射損傷較受高能粒子輻射損傷較小，特別適宜于太空中運用。小，特別適宜于太空中運用。ZnO在適當(dāng)?shù)膿诫s下表在適當(dāng)?shù)膿诫s下表現(xiàn)出低阻特征，可用作太陽能電池的透明電極。而且現(xiàn)出低阻特征，可用作太陽能電池的透明電極。而且Al摻雜可使摻雜可使ZnO薄膜的禁帶寬度增大薄膜的禁帶寬度增大,且具有較高的透且具有較高的透光率，高透光率和可調(diào)的禁帶寬度使其適宜作為

6、太陽光率，高透光率和可調(diào)的禁帶寬度使其適宜作為太陽能電池窗口資料。能電池窗口資料。Al摻雜摻雜ZnO薄膜在氣敏傳感器方面薄膜在氣敏傳感器方面運用效果也非常顯著。運用效果也非常顯著。當(dāng)然，也可運用于發(fā)光器件，當(dāng)然，也可運用于發(fā)光器件，緩沖層緩沖層，壓電器壓電器件等方面。件等方面。Transition Page過渡頁 01 ZnO的晶體構(gòu)造02 ZnO的性質(zhì)與運用03 簡單的展現(xiàn)思緒03 ZnO薄膜的制備方法04 ZnO薄膜當(dāng)前研討情況- 10 - 03制備方法制備方法制備方法化學(xué)方法- 11 - 03制備方法制備方法愿使命中心價值觀各模塊理念 磁控濺射法(MS)是目前尤其是國內(nèi)研討最多、最成熟的

7、一種ZnO薄膜制備方法。此法適用于各種壓電、氣敏和透明導(dǎo)體用優(yōu)質(zhì)ZnO薄膜的制備。用此法即使在非晶襯底上也可得到高度軸取向的ZnO薄膜。濺射是利用荷能粒子轟擊靶材，使靶材原子或分子被濺射出來并堆積到襯底外表的一種工藝。根據(jù)靶材在堆積過程中能否發(fā)生化學(xué)變化，可分為普通濺射和反響濺射。假設(shè)靶材是Zn，堆積過程中Zn與環(huán)境氣氛中的氧氣發(fā)生反響生成ZnO那么是反響濺射；假設(shè)靶材是ZnO陶瓷，堆積過程中無化學(xué)變化那么為普通濺射法。- 12 - 03制備方法03制備方法制備方法超聲噴霧熱解方法超聲噴霧熱解方法USP超聲噴霧熱解法是經(jīng)過將金屬鹽溶液霧化后噴入高超聲噴霧熱解法是經(jīng)過將金屬鹽溶液霧化后噴入高溫區(qū)

8、溫區(qū),使金屬鹽在高溫下分解構(gòu)成薄膜。此法非常容易使金屬鹽在高溫下分解構(gòu)成薄膜。此法非常容易實現(xiàn)摻雜實現(xiàn)摻雜,經(jīng)過參與氯鹽摻雜經(jīng)過參與氯鹽摻雜Al和和In等元素等元素,可以獲得電可以獲得電學(xué)性質(zhì)優(yōu)良的薄膜學(xué)性質(zhì)優(yōu)良的薄膜,還可以制備出具有納米顆粒構(gòu)造、還可以制備出具有納米顆粒構(gòu)造、性能優(yōu)良的薄膜。這種方法的溶液普通是用醋酸鋅溶性能優(yōu)良的薄膜。這種方法的溶液普通是用醋酸鋅溶于有機(jī)溶劑或含醋酸的去離子水中。噴霧熱解法的設(shè)于有機(jī)溶劑或含醋酸的去離子水中。噴霧熱解法的設(shè)備與工藝簡單，但也可生長出與其他方法可比較的優(yōu)備與工藝簡單，但也可生長出與其他方法可比較的優(yōu)良的良的ZnO薄膜，且易于實現(xiàn)摻雜，是一種非

9、常經(jīng)濟(jì)的薄膜，且易于實現(xiàn)摻雜，是一種非常經(jīng)濟(jì)的薄膜制備方法，有望實現(xiàn)規(guī)?；瘮U(kuò)展消費，用于商業(yè)薄膜制備方法，有望實現(xiàn)規(guī)模化擴(kuò)展消費，用于商業(yè)用途。用途。Transition Page過渡頁04 快捷的操作技巧01 ZnO的晶體構(gòu)造02 ZnO的性質(zhì)與運用03 ZnO薄膜的制備方法04 ZnO薄膜當(dāng)前研討情況- 14 - 04研討情況研討情況 ZnO ZnO薄膜在晶格、光電、壓電、氣敏、壓敏等許薄膜在晶格、光電、壓電、氣敏、壓敏等許多方面具有優(yōu)良的性能，熱穩(wěn)定性高，在外表聲波多方面具有優(yōu)良的性能，熱穩(wěn)定性高，在外表聲波器件、太陽能電池、氣敏和壓敏器件等很多方面得器件、太陽能電池、氣敏和壓敏器件等很

10、多方面得到了較為廣泛的運用，在紫外探測器、到了較為廣泛的運用，在紫外探測器、LEDLED、LDLD等諸等諸多領(lǐng)域也有著宏大的開發(fā)潛力。而且多領(lǐng)域也有著宏大的開發(fā)潛力。而且ZnOZnO薄膜的許多薄膜的許多制造工藝和集成電路工藝相容，可與硅等多種半導(dǎo)制造工藝和集成電路工藝相容，可與硅等多種半導(dǎo)體器件實現(xiàn)集成化，因此備受人們注重，具有寬廣體器件實現(xiàn)集成化，因此備受人們注重，具有寬廣的開展前景。的開展前景。 - 15 - 04研討情況研討情況雖然人們已對雖然人們已對ZnO薄膜進(jìn)展了廣泛的研討，并獲得了一些有價值的研討成果，薄膜進(jìn)展了廣泛的研討，并獲得了一些有價值的研討成果，但是仍存在一些需求處理的問題

11、。但是仍存在一些需求處理的問題。1從基片選擇的角度看，人們曾經(jīng)嘗試在各種基片上生長從基片選擇的角度看，人們曾經(jīng)嘗試在各種基片上生長ZnO薄膜。目前，研討薄膜。目前，研討任務(wù)主要集中在任務(wù)主要集中在A12O3基片上，并且曾經(jīng)獲得高質(zhì)量的單晶基片上，并且曾經(jīng)獲得高質(zhì)量的單晶ZnO薄膜。但從長久看，薄膜。但從長久看，A12O3并不是一種理想的襯底資料，由于它本身不導(dǎo)電，不能制造電極，同時脆性并不是一種理想的襯底資料，由于它本身不導(dǎo)電，不能制造電極，同時脆性大、價錢比大、價錢比Si高得多。相對高得多。相對Al203襯底而言，單晶襯底而言，單晶Si作為作為ZnO薄膜的基片有許多優(yōu)點，薄膜的基片有許多優(yōu)點

12、，如：良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性，易加工、與如：良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性，易加工、與IC平面器件工藝有兼容性，并且以制造電極，平面器件工藝有兼容性，并且以制造電極，并有能夠?qū)崿F(xiàn)并有能夠?qū)崿F(xiàn)ZnO器件與硅的電路混合集成，是一類極具開展?jié)摿Φ囊r底資料。器件與硅的電路混合集成，是一類極具開展?jié)摿Φ囊r底資料。2從薄膜生長的角度看，薄膜的成核生長過程直接影響薄膜的化學(xué)組成、微觀構(gòu)從薄膜生長的角度看，薄膜的成核生長過程直接影響薄膜的化學(xué)組成、微觀構(gòu)造、缺陷形狀等，進(jìn)而影響著薄膜的物理特性。在以往采用反響濺射法制備造、缺陷形狀等，進(jìn)而影響著薄膜的物理特性。在以往采用反響濺射法制備ZnO薄薄膜的研討中，人們對不同工藝條件下膜的研討中，人們對不同工藝條件下ZnO薄膜的形核機(jī)理和生長特性缺乏系統(tǒng)研討；薄膜的形核機(jī)理和生長特性缺乏系統(tǒng)研討；因此，研討因此，研討ZnO薄膜的生長行為，對于改善薄膜的物理性能、提高薄膜制備的工藝薄膜的生長行為，對于改善薄膜的物理性能、提高薄膜制備的工藝穩(wěn)定性具有重要的意義。穩(wěn)定性具有重要的意義。3關(guān)于關(guān)于ZnO薄膜的界面問題，包括薄膜的界面問題，包括ZnO與與Si基片之間的界面和基片之間的界面和ZnO晶