退火温度对溶胶-凝胶法制备Na掺杂ZnO薄膜的结构和光学特性的影响

采用溶胶-凝胶旋涂法在Si(100)衬底上制备Na掺杂ZnO薄膜,退火温度分别为873,973,1073K。研究了退火温度对Na掺杂ZnO薄膜形貌、微观结构和光学性能的影响。室温光致发光谱显示,在973K下退火的样品具有中心位于361nm处尖锐而强的紫外发光峰,在388,425nm处各有一个比较弱的紫色和蓝色发光峰,在可见光范围内发光峰的强度很弱。

Na掺杂和空位对ZnO磁性及电子结构的影响

通过第一性原理,对Na掺杂(NaZn)与Zn空位(VZn)及Na掺杂与O空位(VO)共存的ZnO体系的形成能、电子结构及磁性机理进行了研究。结果表明,Na原子与空位(VZn或VO)空间位置最近时,掺杂体系的形成能最低;与诱导VZn相比,Na掺杂在ZnO体系中更易诱导VO,并且过量的Na掺杂必然导致VO的形成。另外,磁性研究发现,Na掺杂与空位(VZn或VO)共存的体系都具有磁性。并且Na掺杂与VZn共存的ZnO体系磁性源于VZn的本征缺陷,而Na掺杂与VO共存的ZnO体系的磁性源于Na原子与VO的电子关联交互作用。

Na掺杂量对ZnO薄膜AFM图像多重分形谱的影响

用溶胶-凝胶法在Si(111)基片上制备Na掺杂ZnO薄膜,利用原子力显微镜(AFM)观察薄膜的表面形貌,采用多重分形理论定量表征薄膜的AFM图像。结果显示:随着Na含量的增加,薄膜平均颗粒尺寸逐渐增大,表面RMS粗糙度从7.4 nm增大到44.4 nm,分形谱宽Δα从0.059增大到0.200,说明薄膜表面高度分布不均匀程度逐渐增大;所有样品的Δf值均大于零,表明薄膜表面沉积于最高峰的原子数多于最低谷的原子数。