Modulation of optical properties and defects of ZnO films with preferred orientations by annealing in different atmospheres

结晶度 退火(玻璃) 材料科学 X射线光电子能谱 化学工程 表面粗糙度 透射率 光电子学 复合材料 化学 有机化学 工程类
作者
Qing Guo,Yuxiang Dai,Yang Qi
出处
期刊:Journal of Chemical Physics [American Institute of Physics]
卷期号:161 (8)
标识
DOI:10.1063/5.0230292
摘要

Nonpolar (100), polar (002), semipolar (101), and nonpolar (110) preferred oriented ZnO films were synthesized by regulated growth using the chemical bath deposition method. The crystallinity, surface morphology, and optical properties of ZnO films with different preferred orientations after annealing in different atmospheres were systematically investigated. The experimental results show an increase in crystallinity and a decrease in surface roughness of the films after annealing; in particular, the optical transmittance of semipolar (101) preferred oriented ZnO films was significantly higher than that of the other samples. XPS and PL spectra confirmed that annealing in argon effectively increased donor defects, whereas annealing in oxygen and ozone reduced donor defects in the films, and that ozone annealing was best suited to enhance acceptor defects in nonpolar (110) preferred oriented ZnO films. Argon annealing is the best for the enhancement of donor defects in polar (002) preferred oriented ZnO films. This work achieves modulation of optical properties and defects of ZnO films by annealing in different atmospheres, which provides new ideas for the application of ZnO materials.

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