研究了退火温度对原子层沉积(ALD)生长的铝掺杂氧化锌(AZO)薄膜光电性能的影响,结果发现:AZO薄膜在600 ℃退火后,X射线衍射峰的半峰全宽从未退火时的0.609°减小到0.454°,晶体质量得到提升;600 ℃退火后,薄膜的表面粗糙度从未退火时的0.841 nm降低至0.738 nm;400 ℃退火后,薄膜的载流子浓度和迁移率均达到最大值,分别为1.9×10 ¹⁹ cm ^-3和4.2 cm ²·V ^-1·s ^-1,之后随着退火温度进一步升高,载流子浓度和迁移率降低;退火温度由300 ℃升高到600 ℃过程中薄膜的吸收边先蓝移后红移。

采用射频磁控溅射方法在蛋白质基底上成功地制备了ZnO薄膜, 研究了不同靶基距、氩氧比和溅射功率条件对ZnO薄膜性质的影响。结果表明, 较小的靶基距有助于ZnO薄膜的c轴择优取向生长。我们还发现, 沉积于玉米蛋白质基底的ZnO薄膜存在不同程度的张应力, 当Ar/(Ar+O2)为0.7时, ZnO薄膜内的张应力最小。ZnO近带边发光峰有不同程度的红移, 我们认为, 这是由于晶界势垒和氧空位Vo造成的。随着溅射功率的增大, 薄膜生长速率显著加快, 晶粒尺寸增大, ZnO的近带边发光峰位逐渐趋向于理论值。

利用磁控溅射系统,N2和Ar作为溅射气体,生长N掺杂ZnO薄膜.溅射气氛中氮气流量分别为0,8,20,32 mL/min,通过改变氮气的流量,研究薄膜性能的变化.结果发现,随着溅射气氛中氮气流量的增加,薄膜的电阻率增加,薄膜中NO与(N2)O的掺杂浓度同时在变大.当氮气流量为8 mL/min时,N的有效掺杂效率最高.另外,随着溅射气氛中氮气流量的增加,薄膜的厚度在减小.

在很多研究中，退火是提高ZnO薄膜晶体质量和改善其发光性能的有效方法。研究了脉冲激光沉积法(PLD)方法制备的ZnO薄膜退火后的发光特性，发现高温下和低温下生长的ZnO薄膜具有不同的发光特性。高温下生长的样品退火后以蓝光发射为主，而低温下生长的样品退火后以绿光发射为主。这主要是由于高温和低温下生长的样品具有不同的吸氧机理，并形成了不同的晶体缺陷，例如氧空位、锌间隙、代位氧、代位锌等。研究同时表明，PLD方法在生长过程中已经吸收了足够的氧原子并形成了致密的晶体结构，退火的方法并不总是改善薄膜的晶体质量和发光特性。这一点与其他方式形成的薄膜完全不同。

以修饰的ITO玻璃为衬底, 以不同浓度Zn(NO3)2·6H2O作为电解质溶液, 采用阴极恒流沉积法制备了不同纳米结构的ZnO薄膜。用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、四探针仪(RTS-8)、紫外-可见(UV-Vis)光谱仪、循环伏安等分别表征薄膜的晶相、形貌和厚度、方块电阻、紫外-可见光透过率和氧化还原电位。结果表明: 低浓度溶液沉积得到的c轴取向1D ZnO纳米柱和高浓度溶液沉积得到的致密2D六方ZnO纳米片在可见光范围(400～900 nm)的透过率均可高达85%以上, 方块电阻约为14.5 Ω/□。两种结构的氧化还原电位有显著区别, 纳米柱的为-0.54 V(vs.SCE), 而纳米片的为-0.72 V(vs.SCE), 说明纳米片状的ZnO薄膜具有更为良好的化学稳定性。

采用金属有机化学气相沉积法在蓝宝石衬底上制备Ga、P掺杂的ZnO薄膜, 分别采用X射线衍射、扫描电子显微镜、霍尔效应测试、光致发光谱对样品进行表征。通过Ga、P掺杂分别得到n、p型ZnO薄膜, n型ZnO薄膜的载流子浓度可以达到1×1019 cm-3, p型ZnO薄膜的载流子浓度达到1.66×1016 cm-3。 所制备的ZnO薄膜具有c轴择优生长取向, 并且p型ZnO薄膜具有较好的光致发光特性。

采用脉冲激光沉积技术在Si/蓝宝石衬底上制备了ZnO薄膜, 结合快速退火设备研究了不同退火温度(500~900 ℃)及退火气氛(N2, O2)对薄膜的结构及其发光性能的影响。 并优化条件得到具有最小半峰全宽及最大晶粒尺寸的薄膜。X射线衍射(XRD)结果表明: 氮气氛下退火的ZnO薄膜最佳退火温度为900 ℃; 氧气氛下退火的ZnO薄膜最佳退火温度为800 ℃。红外(IR)光谱中, 退火后Zn-O特征振动峰红移, 说明在退火过程中, 原子重新排布后占据较低能量位置; 同样的退火温度下, 氮气氛下退火的薄膜质量更优。同步辐射光电子能谱(synchrotron-based XPS)分别表征了未退火及N2, O2下900 ℃退火的ZnO薄膜, 分峰拟合结果表明氧气氛下退火产生更多的氧空位。 结构表征结合光致发光(PL)谱表明绿光的发光峰与氧空位有关。

用射频反应磁控溅射法在不同溅射压强和氩氧比下制备了ZnO薄膜, 通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和光致发光(PL)谱等研究了溅射压强和氩氧比对ZnO薄膜结构和光学性质的影响。测量结果显示, 所制备的ZnO薄膜为六角纤锌矿结构, 具有沿c轴的择优取向; 溅射压强P=0.6 Pa, 氩氧比Ar/O2=20/5.5 sccm时, (002)晶面衍射峰强度和平均晶粒尺寸较大, (O02)XRD峰半峰全宽(FWHM)最小, 光致发光紫外峰强度最强。

采用单源化学气相沉积(SSCVD)法，在石英衬底上以Au为缓冲层，Zn4(OH)2(O2CCH3)6·2H2O为固相源制备ZnO薄膜。 SEM和XRD测试ZnO薄膜的微结构，结果表明：相对于SiO2衬底上生长的ZnO薄膜，Au/SiO2衬底上生长的ZnO薄膜具有较好的结晶质量和表面平整度；对制备ZnO薄膜的衬底温度进行了工艺优化，结果表明：500 ℃时制备的ZnO薄膜颗粒大小均匀，结晶质量较好；通过荧光光谱仪对Au/SiO2衬底上的ZnO薄膜进行光致发光(PL)谱测试，ZnO薄膜在400 nm出现紫光发射峰，而没有出现与缺陷相关的深能级发射峰，表明ZnO薄膜具有较好的结晶质量。

采用阴极电沉积法，在Zn(NO3)2水溶液中，以304不锈钢为衬底制备了ZnO薄膜，研究了Zn2+浓度和电流密度对ZnO薄膜择优取向的影响规律。XRD结果表明:随着Zn2+浓度和电流密度增大，ZnO薄膜逐渐由(002)面择优取向生长转变为(101)面择优取向生长；当Zn2+浓度为0.005 mol·L-1、电流密度为2.0 mA·cm-2或Zn2+浓度为0.05 mol·L-1、电流密度为0.5 mA·cm-2时，可以得到(002)面择优取向生长的ZnO薄膜；当Zn2+浓度为0.05 mol·L-1、电流密度为2.0 mA·cm-2时，可以得到(101)面择优取向生长的ZnO薄膜。根据二维晶核理论，通过分析不同生长条件下的过饱和度及其对ZnO的(002)型和(101)型二维晶核形核活化能的影响，对这一规律进行了解释。可见，通过改变Zn2+浓度和电流密度能够实现阴极电沉积ZnO薄膜的取向可控生长。