溶胶-凝胶法制备Mg掺杂ZnO薄膜的微结构与光学性质

采用溶胶-凝胶技术在Si(111)和石英玻璃衬底上制备了Mg掺杂ZnO薄膜。用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)和紫外-可见(UV-Vis)分光光度计测试薄膜的微结构、表面形貌和光学性质。结果表明:所得Mg掺杂ZnO薄膜仍为六角纤锌矿型结构,呈c轴方向择优生长,随着退火温度升高,薄膜的晶格常数c由0.5288 nm减小到0.5278 nm,粗糙度从3.8 nm增大到6.5 nm,光学带隙由3.26 eV增大到3.31 eV。

Mg掺杂对ZnO薄膜结构与磁性的影响

采用脉冲激光沉积(PLD)方法在单晶Si(100)衬底上制备Zn1-xMgxO薄膜,研究了退火温度和氧压对Zn1-xMgxO薄膜的结构和磁性的影响。结果表明,Mg掺入量影响ZnO结构相变,当x≥0.25时,Zn1-xMgxO薄膜由六角纤锌矿结构变为立方结构,同时磁性增强。随着氧压的增大和后续退火温度的升高,都会使饱和磁化强度(MS)呈先增大后减小的趋势。分析表明磁性的变化都与样品中的表面缺陷浓度有关。

Mg掺杂的ZnO薄膜的带隙宽化

用溶胶-凝胶法分别在硅片和玻璃衬底上生长出了纯的和Mg掺杂的ZnO薄膜。通过对Mg掺杂的ZnO薄膜进行元素成分分析,证明Mg元素成功地掺入到ZnO晶格中。通过透射光谱,得到了其带隙能量,且大小随着掺杂浓度的增加而线性增大。在同样掺杂浓度下,从光致发光光谱得到的带隙能量略大于通过透射光谱计算的结果,但是两者的增长率非常接近。