浅析磁控溅射ZnO：Eu~(3+)薄膜制备和发光性能期刊

论文导读：2）ZnO:Eu~(3+)薄膜的表面形貌ZnO:Eu~(3+)薄膜样品的表面形貌都比较致密，且晶粒尺寸大小大约30nm左右，是纳米级Eu~(3+)离子掺杂ZnO薄膜。通过与硅（Si）衬底比较，ZnO:Eu~(3+)薄膜更适宜在蓝宝石（Al_2O_3）衬底上生长，具有更好的C轴择优生长。（3）ZnO:Eu~(3+)薄膜的发光性能分别测试硅衬底和蓝宝石衬底ZnO:Eu~(3+)薄膜的退火样品和
摘要：本论文采取射频磁控溅射法，以ZnO和Eu2O3混合物作为溅射靶材，Ar气为工作气体，O_2气为反应气体，在硅（Si）衬底和蓝宝石（Al_2O_3）衬底上制备ZnO:Eu~(3+)薄膜。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）和荧光分光光度计对ZnO:Eu~(3+)薄膜的晶体结构、表面形貌和发光性能进行测试。实验结果表明：（1）ZnO:Eu~(3+)薄膜的晶体结构ZnO:Eu~(3+)薄膜呈现六角纤锌矿结构，是C轴择优生长的多晶薄膜，且没有Eu2O3的杂相出现，说明稀土Eu~(3+)离子可能已经掺入到ZnO晶格中；退火样品比未退火样品的晶面间距和晶格常数都变大，晶粒长大，退火可以改善ZnO:Eu~(3+)薄膜的结晶质量。（2）ZnO:Eu~(3+)薄膜的表面形貌ZnO:Eu~(3+)薄膜样品的表面形貌都比较致密，且晶粒尺寸大小大约30nm左右，是纳米级Eu~(3+)离子掺杂ZnO薄膜。通过与硅（Si）衬底比较，ZnO:Eu~(3+)薄膜更适宜在蓝宝石（Al_2O_3）衬底上生长，具有更好的C轴择优生长。（3）ZnO:Eu~(3+)薄膜的发光性能分别测试硅衬底和蓝宝石衬底ZnO:Eu~(3+)薄膜的退火样品和未退火样品的激发光谱和发射光谱。通过荧光光谱浅析可知，ZnO:Eu~(3+)薄膜在直接激发下，光致发光谱呈现Eu~(3+)离子的特点发射。激发波长不同，ZnO:Eu~(3+)薄膜发射光谱中发射峰也不同。退火能够提升Eu~(3+)的发光强度，有利于ZnO:Eu~(3+)薄膜实现Eu~(3+)离子的618nm红光发射。蓝宝石衬底ZnO:Eu~(3+)薄膜退火样品比硅衬底ZnO:Eu~(3+)薄膜退火样品的发光强度大很多。此外，直接激发时ZnO:Eu~(3+)薄膜的发射光谱体现出Eu~(3+)离子的特点发射，进一步说明稀土离子以三价离子形式掺入到ZnO晶格中。关键词：ZnO论文Eu~(3+)论文光致发光论文磁控溅射论文
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ABSTRACT8-10
第1章 绪论10-18

1.1 稀土元素概述10-12

1.2 稀土发光材料概述12-14

1.2.1 稀土发光材料的发光方式12-13

1.2.2 稀土发光材料的探讨近况13-14

1.3 稀土掺杂氧化锌的探讨近况和进展前景14-16

1.3.1 氧化锌的性质和探讨近况14-15

1.3.2 稀土掺杂氧化锌的探讨近况和进展前景15-16

1.4 课题探讨内容16-18

第2章 ZnO:Eu~(3+)材料的制备策略和表征手段18-22

2.1 ZnO:Eu~(3+)材料的制备策略18-19

2.

1.1 溶胶-凝胶法18

2.

1.2 沉淀法18-19

2.

1.3 水热法19

2.

1.4 磁控溅射法19

2.2 ZnO:Eu~(3+)材料的表征手段19-21

2.1 X 射线衍射仪(XRD)19-20

2.2 扫描电子显微镜（SEM）20

2.3 荧光光谱浅析20-21

2.4 拉曼光谱（Raman）21

2.5 原子力显微镜(AFM)21

2.3 本章小结21-22

第3章 射频磁控溅射法 ZnO:Eu~(3+)薄膜的制备22-27

3.1 磁控溅射法22-24

3.

1.1 磁控溅射的原理及特点22

3.

1.2 磁控溅射的基本历程22-23

3.

1.3 磁控溅射的分类23-24

3.

1.4 高真空多靶磁控溅射镀膜机24

3.2 射频磁控溅射法 ZnO:Eu~(3+)薄膜的制备24-26
3.

2.1 工艺参数24-25

3.

2.2 衬底的预处理25

3.

2.3 射频磁控溅射系统的工艺流程25-26

3.

2.4 退火工艺26

3.3 本章小结26-27
第4章 射频磁控溅射法 ZnO:Eu~(3+)薄膜的晶体结构和表面形貌表征27-34

4.1 射频磁控溅射法 ZnO:Eu~(3+)薄膜晶体结构浅析27-30

4.

1.1 ZnO:Eu~(3+)薄膜样品制备的工艺参数27

4.

1.2 XRD 结果与浅析27-29

4.

1.3 退火对 ZnO:Eu~(3+)薄膜晶体结构的影响29

4.1.4 衬底材料对 Zn论文导读：影响334.3本章小结33-34第5章射频磁控溅射法ZnO:Eu~(3+)薄膜发光性能34-425.1ZnO:Eu~(3+)薄膜样品的制备工艺参数345.2硅衬底ZnO:Eu~(3+)薄膜的发光性能34-375.3蓝宝石衬底ZnO:Eu~(3+)薄膜的发光性能37-405.4退火对ZnO:Eu~(3+)薄膜发光性能的影响405.5衬底材料对ZnO:Eu~(3+)薄膜发光性能的影响40-415.6本章小结
O:Eu~(3+)薄膜晶体结构的影响29-30

4.2 射频磁控溅射法 ZnO:Eu~(3+)薄膜表面形貌浅析30-33

4.

2.1 ZnO:Eu~(3+)薄膜样品制备的工艺参数30

4.

2.2 SEM 结果与浅析30-31

4.

2.3 AFM 结果与浅析31-33

4.

2.4 退火对 ZnO:Eu~(3+)薄膜表面形貌的影响33

4.

2.5 衬底材料对 ZnO:Eu~(3+)薄膜表面形貌的影响33

4.3 本章小结33-34
第5章 射频磁控溅射法 ZnO:Eu~(3+)薄膜发光性能34-42

5.1 ZnO:Eu~(3+)薄膜样品的制备工艺参数34

5.2 硅衬底 ZnO:Eu~(3+)薄膜的发光性能34-37

5.3 蓝宝石衬底 ZnO:Eu~(3+)薄膜的发光性能37-40

5.4 退火对 ZnO:Eu~(3+)薄膜发光性能的影响40

5.5 衬底材料对 ZnO:Eu~(3+)薄膜发光性能的影响40-41

5.6 本章小结41-42

结论42-44
参考文献44-47
攻读硕士学位期间发表论文47-48
致谢48