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半导体薄膜材料由于其优异的性能而用于各个领域,例如太阳能电池、传感器、光电器件、液晶显示器等。目前制备薄膜材料的方法主要有磁控溅射法、溶胶凝胶法、脉冲激光沉积、真空蒸发镀膜、化学气相沉积、液相沉积、分子束外延、超声雾化热解法等。在上述制备方法中,超声雾化热解法因其制备成本较低、不需要真空环境、设备简便、成膜速率高,很容易实现大规模工业生产的优势,因此越来越受到研究人员的青睐。本文介绍了ZnO的结构、性质及其应用,对薄膜制备方法以及表征手段也做了相应的总结,并在喷雾热解法制备薄膜的基础上,自主设计了超声雾化热解设备,对其进行了优化,以制备出高品质的薄膜。本文以ZnO薄膜为主要研究对象,通过控制衬底温度和Al掺杂量,成功制备出具有良好光学透过率和电学性能的ZnO薄膜。本文采用自制的CQUT USP-II超声雾化热解喷涂薄膜制备系统,在石英衬底上制备高品质ZnO薄膜和Al:ZnO的AZO薄膜,并利用掠入射X-射线衍射仪(GIXRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光度计(U-V)、白光干涉仪(WLI)、荧光分光光度计、和四探针测试仪对薄膜的微观结构、表面形貌、光学性质和电学性质进行表征。对ZnO薄膜来说,研究了衬底温度对薄膜晶体结构、光学性能的影响以及薄膜的生长机理。研究发现:衬底温度较低时,所制备的薄膜样品取向性差、结晶度低、表面粗糙、质量较差;衬底温度升高时,所制备的薄膜样品取向性提高、结晶度提高、表面较光滑、质量提高。适合的衬底温度是制备出高品质薄膜的关键因素,在本文中,当衬底温度为550 ~oC时,所制备的ZnO纳米薄膜均匀致密、结晶度高、择优取向明显、表面光滑、质量最好;为了研究ZnO薄膜的生长机理,我们制备了不同沉积时间和不同衬底温度的ZnO薄膜,具体的薄膜生长机理如下所示:微颗粒的聚集→颗粒的变大→长成特定的纳米结构随着衬底温度的增加,薄膜的纳米结构也会随之发生变化,具体如下所示:不规则、不均匀破碎的六角形纳米颗粒(<450 ~oC)→破碎的六边形颗粒和片状颗粒共存(450–500 ~oC)→规则、封闭的纳米片状颗粒(>500 ~oC)在上述利用超声喷雾热解法制备ZnO薄膜的基础上,研究了一元掺杂Al对ZnO薄膜的晶体结构、表面形貌、光学性能和电学性能的影响。研究发现:当Al/Zn原子比为4%时,所制备的薄膜沿(002)晶面择优取向生长最明显,结晶度最高,方块电阻最小,薄膜质量最好。最后,根据上述实验结果,对其进行分析和总结,为进一步的研究提供更多的参考,本文为制备高品质的氧化物薄膜和其掺杂薄膜提供了新的思路。同时,为制备高品质薄膜应用到工业化生产中提供了可能性。