论文摘要
ZnO是一种宽禁带的直接带隙半导体材料,具有较高的激子束缚能（60eV）,即使在室温条件下激子也不会分解,可广泛的应用于太阳能电池、压电薄膜、光电器件、气敏器件和紫外探测器等方面。其特性可通过适当的掺杂来调剂。本文利用射频磁控溅射技术制备了高度C轴择优取向的ZnO基薄膜,采用金相显微镜、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、紫外-可见分光光度计、X光电子能谱和超导量子干涉仪等分析测试手段,研究了样品的表面形貌、晶体结构、光学和磁学性能等。结果如下:一.在Si（111）衬底上制备了ZnO薄膜后,对其在不同温度下做退火处理,研究了退火温度对ZnO薄膜结构和光致发光性质的影响。随着退火温度的升高,ZnO薄膜的结晶度提高.在其光致发光谱中,出现了两个紫色发光峰（394和412 nm）和两个绿色发光峰（560和588 nm）,分析了它们的起源及紫峰的漂移原因。二.研究了Fe掺杂对ZnO薄膜结构的影响。分析了Fe掺杂ZnO薄膜生长初期出现分形的可能原因。在相同条件下制备了厚的Fe掺杂ZnO薄膜,研究了退火对Fe掺杂ZnO薄膜结构的影响。三.在Al2O3衬底上制备了Zn1-xCrxO （x=0, 0.03, 0.07）薄膜,研究了不同Cr掺杂量对薄膜结构、光学和磁学性能的影响。所有的Cr掺杂ZnO薄膜的XRD谱中都没发现第二相,Cr成功替代了Zn的位置而没有改变ZnO的六角纤锌矿结构。在PL谱中有408nm和554nm两个明显的发光峰,他们的强度都随Cr掺杂量的增多而变强。我们认为408nm的紫色发光峰与ZnO-ZnO晶界间的界面陷阱有关,而554nm的绿色发光峰由ZnO的本征缺陷引起的。同时,发现所有的Zn1-xCrxO薄膜在温度为5K时都表现有铁磁性。特别是Zn0.93Cr0.07O薄膜在300K时也具有铁磁性。