氧化锌是一种重要的宽禁带隙为3.37eV的半导体材料,它的激子束缚能高达60meV,因此氧化锌材料在紫外光电器件方面有巨大的应用潜力。目前,有关氧化锌研究大部分集中在纳米氧化锌薄膜的制备和可见发光机制方面,尽管研究人员提出了很多不同的可见发光机制,但尚没有统一的认识。 本文比较全面系统的的介绍了ZnO薄膜的制备、基本特性及其应用前景;着重阐述了本文所涉及的ZnO薄膜的生长方法——激光脉冲沉积(PLD)法的原理及其方法。采用激光脉冲法分别在不同激光脉冲能量、不同氧气压等生长条件下、在单面抛光的P型(100)面单晶硅衬底(电阻率为5—15Ω·cm)和玻璃衬底上制备了ZnO薄膜,制备出了理想的c轴择优取向的单晶氧化锌纳米薄膜;通过XRD谱分析以及AFM观察,分析了不同生长条件对氧化锌薄膜质量的影响,结果表明,在激光脉冲能量为150mJ,脉冲频率为5Hz、氧气压为20Pa、在P型(100)单晶硅衬底上、衬底温度为450℃、沉积时间为90分钟条件下制备出了较高质量的c轴择优取向(002)的纳米氧化锌单晶薄膜,和在激光脉冲能量为150mJ,脉冲频率为5Hz、氧气压为20Pa、在玻璃衬底上、衬底温度为500℃、沉积时间为90分钟条件下制备出了较高质量的c轴择优取向(002)的纳米氧化锌薄膜;我们研究了氧化锌纳米薄膜的光学吸收性和光致发光特性,在光致发光光谱中,和其他研究人员一样也观察到了380hm左右的紫外发射和520nm左右的绿光发射,同时我们还发现了红外发射,这是氧化锌薄膜室温光致发光的首次发现。为了研究绿光发射机理,我们采用了深能级瞬态分析法,与以往的不同的是,其他人的研究是用深能级瞬态谱(DLTS)方法,实验设备复杂。而在我们的实验设计中,根据衬底和薄膜的性质(运用了ZnO的自然n型导电性,把ZnO薄膜沉积在p型的Si衬底上,形成了p-n结,我们就是运用它的p-n结的性质来完成实验的),利用示波器、纯电阻箱、信号源等简单的实验设备,完成了实验,实验精度较高。在理论计算方面,用matlab语言编程计算得到缺陷能级,距导带1.62ev,这个能量差值恰和孙玉明在ZnO缺陷能级计算的博士论文中氧空位缺陷能级相符,支持了绿光发射是电子由导带到氧空位缺陷能级的跃迁所致这一结论。阐述了绿光发射机理,建立了绿光发射的理论模型。 本论文工作对ZnO薄膜的制备、结构和光学特性的全面研究为进一步的工作