在诸多半导体材料中,Zn S是一种重要的禁带宽度为3.7 e V半导体材料,在光电等方面有广泛的应用。对Zn S薄膜进行掺杂和热退火处理可以明显的改善Zn S薄膜的物理、化学等性能,在掺杂方面Zn S薄膜的n型掺杂尤为重要,为以后的p-n结的制备打下基础。本文利用化学水浴法合成了多晶的Zn S薄膜和Zn S:Al3+薄膜,深入研究了样品的微结构和光学性质。主要的研究结果有:(1)当氨水作为络合剂和p H值调节剂时,光快速热处理并没有导致非晶态的Zn S薄膜的结晶,这显示硅衬底上水浴制备结晶的Zn S薄膜单采用氨水作为络合剂是不行的;随着Thermal Treatment Temperature(Trtt)的升高,Zn S薄膜颗粒有比较明显的细化趋势,颗粒尺寸分布趋于均匀,表面粗糙度趋于减小,这可能是归结于光快速热处理过程中颗粒的重新排列和生长;薄膜的吸收边随Trtt总体趋于红移,该红移可归结于薄膜的应力的变化;Trtt的升高起初增大了薄膜中的点缺陷,随后由于薄膜内部的原子重新排列,点缺陷减少。值得注意是当Trtt>300℃时,与点缺陷相关的发光峰几乎消失。(2)采用三乙醇胺作为络合剂,氨水作为p H值调节剂,在重掺杂的p型Si(100)衬底上合成了Zn O薄膜而不是Zn S薄膜,这可能归咎于Zn S的水解;选用乙二胺作为络合剂,当p H值为4时,制备出了结晶质量较好的Zn S薄膜。(3)选用乙二胺作为络合剂,研究了乙二胺浓度对Zn S性质的影响。所制备的Zn S由立方相和少量的六方相组成。未加入乙二胺时,薄膜表面粗糙,出现了明显的颗粒团聚现象。随着乙二胺浓度的增加,薄膜表面趋于光滑和致密,可以看出络合剂在改善薄膜表面方面扮演着重要的角色。光学吸收边随乙二胺浓度的增加会蓝移,这归结于薄膜中应力的影响。所有样品的发射光谱均在可见光区呈现了宽的发射带,这与薄膜中的点缺陷(锌空位和硫空位)有关。(4)前驱物锌离子浓度(CZn)对Zn S薄膜性能的影响很明显。当CZn为0.25 M时,XRD谱中观测不到明显的Zn S特征衍射峰,这表明在这种浓度下很难生成Zn S薄膜,或生成的薄膜结晶性不好,呈现非晶态。随着CZn的增加,薄膜的结晶性得到明显改善。(5)本征的Zn S薄膜的电阻率为1.5×107Ωcm,当Al Cl3为1.0 mmol时,电阻率降至4.2×102Ωcm,然后又随着Al Cl3的增加而有所增大。薄膜电阻率起初的降低归结于部分Al3+对Zn2+的替代和薄膜结晶性的改善,前者会引起薄膜中自由载流子浓度的增加,而后者会提高自由载流子的迁移率。而后电阻率的增加可归咎于晶界散射的增强。