Ag掺ZnO薄膜的制备及非线性光学特性研究

来源 :哈尔滨师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lenvy11
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本文选用ZnO铜背靶和99.99%金属Ag靶为靶材,采用直流和射频共溅射的方法制备了Ag掺杂的ZnO(AZO)薄膜。调控直流溅射功率和衬底温度,在石英衬底上获得了AZO薄膜样品,并对部分样品进行不同温度和气氛下的退火处理。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见分光光度计等设备对材料的结构及光谱特性进行表征。同时,采用Z-扫描技术研究材料的非线性光学特性。分析了溅射功率(直流)、衬底温度和退火条件等因素对AZO薄膜的结构及光学特性的影响。研究表明:⑴基于直流和射频共溅射的方法获得的AZO薄膜样品,拥有良好的c轴择优取向。控制直流溅射功率变化,分析材料(002)衍射峰和吸收边的变化,结果表明2 W溅射功率的(002)衍射峰强度最强,吸收边发生蓝移而带隙增大。同时,获得了溅射功率为2W、4W和8W时,AZO薄膜的禁带宽度分别为3.28eV,3.31eV和3.36eV。⑵将共溅射获得的样品进一步分析,退火温度对其衍射峰、吸收边和薄膜质量的影响。结果表明随着退火温度逐渐升高,AZO的(002)衍射峰增强,颗粒变大,吸收边蓝移。但随着温度继续升高,薄膜出现细微的裂纹,薄膜质量变差。⑶基于纳秒Z-扫描技术,对AZO薄膜材料进行非线性光学特性的研究。开孔Z-扫描结果表明随着Ag含量的增加,非线性吸收系数也随之增加。并且样品的非线性吸收的物理机制为双光子吸收效应。闭孔Z-扫描结果表明AZO薄膜表现出自聚焦特性。
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