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氧化锌由于其压电、光电、生物安全性等一系列优异性能,在太阳能电池、荧光材料、生物传感器、纳米压电发电机等方面有着广泛的应用前景。目前纳米结构的氧化锌用于纳米压电发电机是高端技术研究的热点之一。由于化学法得到的氧化锌薄膜质量较低,发电效率不高。如何提高薄膜的质量以及发电效率吸引了众多领域研究人员的关注。本文采用脉冲激光沉积和溶胶-凝胶法制备氧化锌薄膜,并研究其压电性能,主要结果如下: (1)脉冲激光沉积制备ZnO薄膜,采用XRD、SEM、AFM结构及形貌表征手段研究脉冲激光沉积中基底温度、氧分压、激光能量、沉积时间、掺杂浓度对薄膜的c-轴取向性、结晶度与表面形貌的影响。结果表明,基底的温度越高,薄膜的结晶度越高;氧分压对薄膜结构影响也比较大,当氧分压达到40Pa的时候,薄膜的结晶度以及c-轴取向性最好,氧分压过大,使得溅射的等离子达到基片的动能太小以致不能完全结晶;激光能量不能过大,在150mJ的时候就可以获得取向性很高的薄膜;增加沉积时间,可以降低薄膜的孔隙率,获得致密的薄膜;贵金属的掺杂使得氧化锌晶体的(002)峰位置发生一定的偏移,但是c-轴择优取向性没有发生改变。 (2)溶胶-凝胶法制备的ZnO薄膜用相同的手段表征,主要考察预处理温度以及退火烧结温度对薄膜的影响。结果表明,预处理温度的升高则会引起取向性变高,但是形貌变化不大;退火温度的升高会取向性变高,形貌也随之变化。 (3)对比脉冲激光沉积方法与溶胶-凝胶法获得的薄膜,发现脉冲激光沉积法获得ZnO薄膜压电性能高于溶胶-凝胶获得的薄膜。这也说明了物理法制备的氧化锌薄膜不仅在取向性与质量上比化学法制备的氧化锌薄膜高,而且压电性能也会随之提高。 (4)利用脉冲激光沉积获得ZnO薄膜制成小型的发电机器件,利用脉冲敲击器对器件的表面进行固定频率的敲击,则会获得一个固定频率的电流输出,本实验成功完成了纳米压电发电机的制作。