退火温度和涂膜层数对溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜微结构及光学特性的影响

摘要

采用溶胶-凝胶法在玻璃基片上制备了ZnO薄膜,研究了退火温度和涂膜层数对ZnO薄膜结晶性和光学特性的影响。扫描电镜(SEM)结果表明,退火温度的升高使得薄膜致密性和均匀性均得到改善。旋涂10层以上的薄膜其表面形貌明显要好于旋涂5层的薄膜样品,但旋涂10层和20层的薄膜其形貌和微结构差异并不显著。XRD图谱表明所有样品都具有纤锌矿结构,随着热处理温度的升高,各衍射峰强度增大,晶粒尺寸变大。光致发光(PL)测量显示,退火温度越高,涂膜层数越少,其PL谱发光强度越强。紫外-可见透过谱发现,涂膜层数越少,透射率越高;而提高退火温度也有助于改善薄膜透射率。结合已得到的微结构信息,对观察到的光学性能进行了合理解释,综合认为旋涂10层并在600℃退火是溶胶凝胶法制备ZnO薄膜的最佳生长条件。