引言

ZnO薄膜是一種具有廣泛應(yīng)用前景的材料，國際上也涌現(xiàn)出許多以ZnO為研究重點的科研小組，開展了許多相關(guān)的科研工作。ZnO薄膜由于量子空間局域作用使得大量電子被束縛在晶界處，表現(xiàn)出很強的界面效應(yīng)，使其比體材料及其它金屬氧化物材料有更高的導電率，透明性和傳輸率。氧化鋅薄膜作為一種優(yōu)異的光電和壓電相結(jié)合的電子信息材料，它在壓電轉(zhuǎn)換，光電顯示以及集成電子器件等方面有廣泛的應(yīng)用。擁有優(yōu)良的壓電特性，一直在SAW器件中的到應(yīng)用。此外還可用作紫外光探測器，發(fā)光器件，傳感器件，太陽能電池的透明電極等。[1]

1 ZnO薄膜的性質(zhì)及應(yīng)用

1.1 光電特性

ZnO薄膜是直接帶隙半導體，具有很好的光電性質(zhì)，對紫外光有較為強烈的吸收，在可見光區(qū)，光透過率接近90%。ZnO薄膜的光電特性與其化學組成、能帶結(jié)構(gòu)、氧空位數(shù)量及結(jié)晶密度相關(guān)，在適當?shù)闹苽錀l件及摻雜條件下，ZnO薄膜表現(xiàn)出很好的低阻特征，使其成為一種重要的電極材料，如太陽能電池的電極、液晶元件電極等。用氫等離子處理的ZnO:Ga薄膜也可用于太陽能電池，η=13%。高的光透過率和大的禁帶寬度使其可作太陽能電池窗口材料、低損耗光波導器件及紫外光探測器等。而它的發(fā)光性質(zhì)及電子輻射穩(wěn)定性則使其成為一種很好的單色場發(fā)射低壓平面顯示器材料，并在紫外光二極管激光器等發(fā)光器件領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用前景。尤其是ZnO光泵浦紫外激光的獲得和自形成諧振腔的發(fā)現(xiàn)更加激起了人們對其研究的熱情。同時由于ZnO對光波具有的選擇性(可見光區(qū)的高透射性和紅外光區(qū)的高反射性)，可作為一種熱鏡材料來制成低輻射幕墻玻璃。

ZnO在室溫時典型的PL譜中在3.30eV(375nm)附近含有本征UV峰，在2.29eV(540nm)附近往往都會出現(xiàn)一個對應(yīng)于綠光波段的展寬峰，并向兩邊延伸至黃光和藍光波段。[2]關(guān)于ZnO薄膜的紫外發(fā)光機制的看法較一致：源自帶間躍遷和激子復合。目前，對于藍綠發(fā)光特性，研究認為，ZnO的本征點缺陷與薄膜藍綠發(fā)光機制有著緊密的聯(lián)系。對于具體的影響機制，人們普遍認為綠光與氧空位有關(guān)。ZnO薄膜的藍綠發(fā)光特性，可以應(yīng)用于平板顯示領(lǐng)域和制備短波長發(fā)光二極管。

1.2 氣敏特性

ZnO是一種典型的表面控制型半導體氣敏材料，ZnO薄膜光電導隨表面吸附的氣體種類和濃度不同會發(fā)生很大變化。依據(jù)這個特點，ZnO薄膜可用來制作表面型氣敏器件，通過摻入不同元素，可檢測不同的氣體，如未摻雜的ZnO對還原性、氧化性氣體具有敏感性，摻Pd、Pt的ZnO對可燃性氣體具有敏感性，摻Bi2O3、Gr2O3、Y2O3等的ZnO薄膜對H2具有敏感性，而摻La2O3、Pd或V2O5的ZnO對酒精、丙酮等氣體表現(xiàn)出良好的敏感性。ZnO薄膜經(jīng)某些元素摻雜后對有害性氣體、可燃性氣體、有機蒸汽具有良好的敏感性。利用這些性質(zhì)，可以制成各種氣敏傳感器應(yīng)用于健康檢測、監(jiān)測人體內(nèi)的酒精濃度、監(jiān)測大氣中的有害氣體含量等。

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