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3.2.5.2 XRD-FWHM变化 22
3.2.5.3 XRD-a&c轴变化 23
3.2.5.4 UV-禁带宽度Eg 24
全文结论 27
致谢 28
参考文献 29
1 绪论
90年代以来，材料科学成为了当今世界新技术革命的三大支柱（能源、信息、材料）之一，对当今世界的科技发展起着决定性的作用，是国民经济发展的重要支撑。作为引领材料发展方向的半导体材料，自从它出现之后，就不断积极地推动着信息科技的发展，有人估计，它将会在将来几年跨越钢铁产业成为全世界最大的产业。
半导体是指常温下导电性介于导体（conduct）与绝缘体（insulator）之间的材料，到目前已经发展到第三代，每一次半导体新材料的出现或突破，都有着新的科技变革和新兴产业的发展。第一代半导体主要是硅材料的发展，将人类社会从蒸汽时期推进微电子时期；第二代半导体材料主要是窄禁带化合物的发展，如GaAs和InP等，推动了信息技术的发展，将人类社会由微电子时代进入到信息化时代。第三代半导体材料最具代表的主要包括ZnO和GaN，它们都具有直接带隙结构，有着禁带宽度大、电子迁移率高等优点，在LED、紫外探测器、激光器等方面具有应用前景。
透明导电薄膜（俗称TCO）作为一种重要的信息功能材料，因其可见-近红外光波段优良的通透率，以及良好的导电性，广泛应用于当前市场中的各类红外反射膜(汽车贴膜、建筑窗玻璃)、电致变色窗、面发热膜(除霜玻璃)、红外隐身材料、透明电极(用于接触式面板、有机发光二极管(OLED)、薄膜太阳能电池、平板液晶显示器等)、柔性电子器件、防静电膜、电磁屏蔽、热反射镜、气敏传感器、及透明薄膜晶体管等领域。
透明导电薄膜材料具有两个重要的性能，一是优良的导电率，一是较高的透光率。但是从物理学角度看，这两者一定程度上是相互矛盾的。一般情况下，透明材料的禁带宽度较大（通常大于3eV），载流子数偏小，所以会使得导电性差；而对导电材料而言，由于众多自由电子会吸收入射光子，引发内光电效应，导致材料通透率较差。因此为了使得导电材料也具有较高的可见光通透率，就要使用一定办法使导电材料动量的空间原点偏离费米半球中心发射。由能带理论可知，费米能级周围的能级分布较为密集，导带和价带之间的能隙（禁带）较小，入射电子容易被自由电子吸收引发内光电效应，致使可见光通透率差。因此，为了克服内光电效应，只有展宽导电材料的禁带宽度，使得它比可见光的光子能量大，才能提高导电材料的可见光通透率，变为具有透明性。
目前，氧化铟锡（ITO）仍在垄断着透明导电膜市场，但由于金属铟的极度稀缺和日渐匮乏，并且铟具有一定的毒性，在还原气氛下不稳定，因此氧化铟锡替代产品的研发在全球掀起了日益高涨的热潮。
氧化锌(ZnO)是一种新的直接宽禁带氧化物半导体材料，常温常压下禁带宽度为3.37eV[1-2]，发射出的光子波长对应于紫外波段，且拥有高达60MeV[3-5]的激子结合能(60MeV)[3-5]。又同时拥有优良的物理和化学性能，无毒无污染，产源丰富，价格便宜，因此ZnO在透明导电膜等方面有着广泛的应用前景，成为取代氧化铟锡（ITO）的潜在光电材料。
然而纯ZnO的薄膜性能不足以现代科技的要求。因此，在ZnO纳米材料中掺入杂元素能适当的完善ZnO薄膜性能，如光学性能，本文将主要讨论的是Mg离子对ZnO纳米晶形貌的影响，以及ZnO纳米晶的能带调控。
2 ZnO纳米晶