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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

近年来，透明导电氧化物薄膜材料因其在光学、电学、压电等方面的特性广为人们所研究，zno薄膜就是其中一种。氧化锌(zno)是一种直接带隙宽禁带(3.37ev)ii-vi族化合物半导体材料，具有较大的激子束缚能(60mev)，具有优良的压电、光电、气敏、压敏等性质的材料，在透明导体、发光元件、太阳能电池窗口材料光波导器、单色场发射显示器材料、表面声波元件以及低压压敏电阻器等方面具有广泛的用途。且zno薄膜是一种重要的透明导电膜具有原材料廉价，无毒，化学性质稳定，易于制备，性能价格比高等优点。而所谓应力，是指单位面积里物体所受的力，而内应力即是物体在不受外力作用下，内部固有的应力，众所周知，薄膜内应力影响zno薄膜的结晶质量，进而影响zno薄膜的折射率，激子密度，消光系数等性质，因此影响由zno薄膜制成的光电子器件性能，那么深入地研究zno薄膜中内应力的变化对于提高光电子器件的性能有重要科学意义。

国内外研究现状

1zno的晶体结构

氧化锌晶体有六角纤锌矿、立方闪锌矿和比较罕见的氯化钠式八面体等三种结构, 纤锌矿结构具有六方对称性，在常温常压下是稳定的。其每个锌原子与4个氧原子按四面体排布，如图1所示。晶格常数为a=0.325nm,c=0.521nm。但zno晶体难以达到完美的化学计量比，天然存在着锌间隙与氧空位，为极性半导体，呈n型。zno具有如锌填隙(zn_i)、锌空位(v_zn)、氧填隙(o_i)、氧空位(v_o)、锌反位(zn_o)、氧反位（o_zn）等本征函缺陷[1]，其中锌填隙和氧空位的能级较浅，被认为是本征zno呈n型导电的主要原因。在制备zno材料过程中，通常会产生氧空位v_o和锌填隙zn_i，这些本征缺陷使zno呈n型导电性，所以n型掺杂较容易实现且载流子浓度容易控制，然而由于受主的固溶度较低，而且zno中的许多本征施主缺陷会产生高度的自补偿效应[2]。而且zno受主能级一般很深(n除外)，空穴不容易热激发进入导带，受主掺杂的固溶度也很低，所以很难实现p型转变[3]。

2. 研究的基本内容

（1）根据课题的研究内容，查询、阅读相关文献资料30篇以上，归纳总结相关知识点，了解课题研究的最新进展；

（2）通过文献调研，掌握zno薄膜的电子束蒸发制备程序，了解衬底温度、氧分压、沉积速率等对zno纳米晶薄膜的结构与光学性质的影响，为制备zno薄膜奠定基础；

（3）采用电子束蒸发制备zno纳米晶薄膜，研究在不同温度下退火的zno薄膜的折射率与内应力的依赖关系；

（4）利用x射线衍射分析样品的晶体结构，利用电子显微镜或原子力显微镜观察样品的形貌，利用x射线散射光电子能谱确定样品的组分，采用荧光光谱仪分析发光性质，采用椭偏仪测量折射率；由x射线衍射峰的位置计算薄膜中的内应力；

3. 实施方案、进度安排及预期效果

1 本课题的实施方案

采用电子束蒸发制备zno纳米晶薄膜，研究在不同温度下退火的zno薄膜的折射率与内应力的依赖关系；利用x射线衍射分析样品的晶体结构，利用电子显微镜或原子力显微镜观察样品的形貌，利用x射线散射光电子能谱确定样品的组分，采用荧光光谱仪分析发光性质，采用椭偏仪测量折射率；由x射线衍射峰的位置计算薄膜中的内应力；根据上述测试结果，分析退火温度对于zno晶体结构的影响，解释结构性质与光学参数之间的相关性，建立起内应力与折射率之间的内在关联性。

2 本课题的进度安排

2018.1.1-1.30填写开题报告，

4. 参考文献

[1]胡永琴，zno晶体制备及复合缺陷对其电子结构与光学性质影响研究[d]. 四

川：西华师范大学，2016.

[2]ayashi asankey of down jd，deep energy levels of defects in the wuetzite semiconductors ain，cds，cdse，zns and zno[j].phys rev b，1983，28（10），946-951