ZnO∶Mo薄膜的光学性能研究
图4是在玻璃基片温度为200℃时,不同掺杂量的薄膜透射率曲线图。从图4中可以看出,掺杂量的改变对薄膜透射率的影响并不明显。薄膜在紫外光区域都具有较强的吸收性,而在可见光范围,400nm～700nm 具有较高的透射率,其平均透过率达80%左右(含玻璃基板)。ZMO薄膜的光禁带宽度Eog与光学吸收系数α有以下关系:
其中A 为常数、hυ为光子能量,α可以通过I =I0exp(-αd) 得到,其中d 为薄膜厚度, I0 、I分别为入射光和透射光强度, I/I0是透射率。(αhυ) 2与hυ的关系曲线如图5 所示:光学禁带宽度Eog值通过延长图中直线部分至hυ轴(αhυ=0 ) 得到,从图5中可以看出,ZMO薄膜的光禁带宽度Eog约为3.41eV 。这比室温下ZnO薄膜的禁带宽度(3.37eV)要大,这是导带的最低能级被过量的带电载流子占满所引起的,即Burstein2Moss位移效应 。
图4 在不同钼掺杂量下制备的ZnO∶Mo薄膜的透射率
图5 ZMO薄膜吸收系数(αhυ) 2 与光子能量hυ的关系
从XRD图谱分析表明,Mo 离子的掺杂并没有改变ZnO薄膜六角纤锌矿结构,也没有生成其他钼的化合物,制备出来的薄膜都具有良好的c 轴择优取向。ZMO薄膜的电阻率随Mo离子掺杂量的增大而减小,在Mo 掺杂1.5wt% 时薄膜电阻率最小,为1.97 ×10 -3 Ω·cm, 而大于115wt% 时薄膜的电阻率逐渐增大;但Mo 掺杂量的改变对薄膜的光学性能影响不大。改变基板温度对ZMO薄膜的电阻率影响较大,而对ZMO薄膜的光学性能影响较小。ZMO薄膜的光禁带宽度Eog约为3.41eV, 在可见光范围内平均透过率达80%左右。因此ZMO薄膜在光电子器件中具有广泛的应用前景。
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