na-mg共掺对氧化锌薄膜结构形貌的影响设计者：王艳丽专业：电子信息工程指导教师：王玉新班级：四班12学号：201321010789_______________完成日期：2015年11月8日摘要：报道了用溶胶凝胶法制备由Na、Mg两种兀素共同掺杂的ZnO薄膜，研究了在Na2Mg共同掺杂情况下,ZnO薄膜的表面形貌、微结构和电学性质.通过改变Na、Mg掺杂量与Zn的比值，ZnO薄膜可呈现良好的c2轴取向.同时，经过Hall效应测量发现：ZnO薄膜的电阻率、载流子浓度和迁移率随着Na>Mg的掺杂量而变化，并出现离散性，薄膜电阻率最低可达0.57X105Q・cm,具有P2型传导性•关键词正文：薄膜电阻率很低，是N2型半导体化合物.但是，通过有效掺杂可以使其变成P2型半导体化合物，有广阔的应用前景N2型ZnO薄膜的性能变得更加优异掺杂如N2A1和N21n的共掺杂⑴等人发现ZnO[2].而且，当掺入微量的Al、Ga、In等元素，可使[325].目前，通过[627]等來获得P2型或N2型ZnO薄膜，甚金做成PN结器件，來对薄膜和器件进行电学性质研究，己经取得了不小的进展.最近LiuJun等人ZnO薄膜的电阻率.同时，他们发现当存在元素共掺朵时，ZnO薄膜的电阻率并不与掺入量成比例，而是有一•个极值.本文选用Na元索代替Li元索，来研究Na2“掺朵时，/nO薄膜的结构、表面形貌和电学性质的变化，从而了解Na2Mg共掺对ZnO薄膜微结构及电学性质的影响.1.选用乙酸銅(Zn(CH3C00)2・2H20(AR))和氯化镁(MgC12-6H20(AR)),氯化钠NaCl(AR)为溶质，甲醇为溶剂，二乙醇胺(HX(CH2CH20H)2,AR)作稳定剂.先取一定量的乙酸禺溶于I卩醇，加入与此乙酸闌等摩尔量的二乙醇胺作稳定剂.再加入一定量的氯化钠，使Na：Zn=0.1：1，最后加入氯化镁，配制成Mg:Zn分别为0.02:1、0.04:1、0.06:1、0.08:1和0.10:1的5瓶溶胶.同理，将一定量的乙酸留溶于甲醇，加入与乙酸團等摩尔的二乙醇胺作稳定剂•再加入一定摩尔比的氯化镁，使Mg：Zn=0.06:1,最示加入氯化钠，配制成Na:Zn分别为0.02:1、0.05：1、0.10:1、0.15：1和0.20:1的5瓶溶胶.将它们分别放到磁力搅拌加热器中，在60°C下，加热搅拌lh，得到均匀、透明的溶胶.每瓶溶胶浓度控制在0.5moinL.以载玻片为衬底，划成一定尺寸.将衬底放在丙酮里，用超声清洗45min，再放入乙醇里，超声清洗45min后川去离子水冲洗干净，并烘干备用.将玻璃衬底放在型号为SJT21的匀胶台上，采用旋镀法，用配好的溶胶滴满衬底表面，以3OOOrHmin转速旋转30s,然后放到烤胶机(M0DELKW24AH)上于300°C烘烤30s，并重复上述过程5次.将完成旋镀的ZnO薄膜放在烤胶机上，在300°C预热30min.最后，放入管式炉中，通入氧气,调节合适的升温速率，经2h升温到400°C，并保温20min.当管式炉自然冷却到室温，取出样品，我们得到了无色透明的ZnO薄膜.本实验小，预热的口的是去掉溶剂等挥发物，以及分解乙酸阍，定型固化的ZnO薄膜，从而有利于下次旋涂.由于预热温度是300。0，大于甲醯和乙酸胺的沸点，所以二者基木上都挥发掉了.根据以往的实验结果结构松弛，以及防止薄膜发生龟裂，使品粒沿(002)方向生长，加热速率不宜过快.本实验采用的热处理[11],为了有利于消除薄膜的内应力和避免过程是使样品在2h内升温到到400°C，保温20min.然后，自然冷却到室温状态.在热处理的过程中通入氧气，以保证Na2Mg掺杂的ZnO薄膜能够充分迦和获得良好的结晶效果.薄膜的表而形貌和均匀性用扫描电了显微镜(JSM26460L型)进行了观测分析.为了获得样品的结构信息，利用X2射线衍射仪(DnMAX22550,CuHKa1,A=0.154nm)对ZnO薄膜的物相组成进行了分析研究.对薄膜的电学性质，如迁移率、电阻率、载流子浓度和导电类型等，采用霍尔效应测试系统(Hall25500PC)进行测量和研究.:溶胶凝胶法；Na2Mg掺杂；ZnO薄膜；电阻率1、mm.(c)(Na-Nfe)7h=(0.l(h0.06)3◎ZMg)Zn=(0.15-0.06)H2结果和讨论2.1SEM测量表血形貌图1(a)、(b)、(c)、(d)是Na掺杂量固定、Mg掺杂量不同的4种ZnO薄膜表面的扫描电镜形貌特征图.从图中可以看出，随着Mg掺杂量的增加，ZnO薄膜表面均匀、光滑.由XRD的Sherr公式计算确定，ZnO薄膜的晶粒直径平均约60nm.但是，也有个别较人的口色颗粒存在，根据实验推断:这可能是掺入的NaCl品体在溶解烘干后重新结品而成.原因是...