ZnO∶Mo薄膜的光學性能研究
圖4是在玻璃基片溫度為200℃時,不同摻雜量的薄膜透射率曲線圖。從圖4中可以看出,摻雜量的改變對薄膜透射率的影響并不明顯。薄膜在紫外光區(qū)域都具有較強的吸收性,而在可見光范圍,400nm～700nm 具有較高的透射率,其平均透過率達80%左右(含玻璃基板)。ZMO薄膜的光禁帶寬度Eog與光學吸收系數(shù)α有以下關(guān)系:
其中A 為常數(shù)、hυ為光子能量,α可以通過I =I0exp(-αd) 得到,其中d 為薄膜厚度, I0 、I分別為入射光和透射光強度, I/I0是透射率。(αhυ) 2與hυ的關(guān)系曲線如圖5 所示:光學禁帶寬度Eog值通過延長圖中直線部分至hυ軸(αhυ=0 ) 得到,從圖5中可以看出,ZMO薄膜的光禁帶寬度Eog約為3.41eV 。這比室溫下ZnO薄膜的禁帶寬度(3.37eV)要大,這是導帶的最低能級被過量的帶電載流子占滿所引起的,即Burstein2Moss位移效應(yīng) 。
圖4 在不同鉬摻雜量下制備的ZnO∶Mo薄膜的透射率
圖5 ZMO薄膜吸收系數(shù)(αhυ) 2 與光子能量hυ的關(guān)系
從XRD圖譜分析表明,Mo 離子的摻雜并沒有改變ZnO薄膜六角纖鋅礦結(jié)構(gòu),也沒有生成其他鉬的化合物,制備出來的薄膜都具有良好的c 軸擇優(yōu)取向。ZMO薄膜的電阻率隨Mo離子摻雜量的增大而減小,在Mo 摻雜1.5wt% 時薄膜電阻率最小,為1.97 ×10 -3 Ω·cm, 而大于115wt% 時薄膜的電阻率逐漸增大;但Mo 摻雜量的改變對薄膜的光學性能影響不大。改變基板溫度對ZMO薄膜的電阻率影響較大,而對ZMO薄膜的光學性能影響較小。ZMO薄膜的光禁帶寬度Eog約為3.41eV, 在可見光范圍內(nèi)平均透過率達80%左右。因此ZMO薄膜在光電子器件中具有廣泛的應(yīng)用前景。
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