ZnO-Al薄膜的濕化學(xué)法制備與取向生長(zhǎng)研究.pdf

1、透明導(dǎo)電氧化物薄膜因其具有高透過(guò)率與低電阻率，在光電領(lǐng)域被廣泛地應(yīng)用，尤其在薄膜太陽(yáng)能電池窗口材料與平板顯示透明電極方面。目前，使用最廣泛且發(fā)展最好的是氧化銦錫薄膜，但因銦資源稀缺、薄膜穩(wěn)定性不佳等缺點(diǎn)制約了該類(lèi)薄膜在光電產(chǎn)業(yè)的繼續(xù)發(fā)展。氧化鋅屬于寬禁帶半導(dǎo)體材料，且鋅資源豐富，對(duì)其進(jìn)行有效摻雜可同時(shí)實(shí)現(xiàn)透光性與導(dǎo)電性，是非常具有發(fā)展前景的一種透明導(dǎo)電薄膜。
　　通過(guò)物理技術(shù)可制備性能優(yōu)異的鋁摻雜氧化鋅透明導(dǎo)電薄膜，但因其設(shè)備昂貴

2、制約了上述技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。而溶膠凝膠法、水熱法與溶劑熱法具有操作簡(jiǎn)單、成本低、易摻雜與易控制化學(xué)計(jì)量比等優(yōu)點(diǎn)，更易產(chǎn)業(yè)化。雖然如此，上述技術(shù)在基礎(chǔ)性研究、工藝技術(shù)以及性能改進(jìn)上仍存在一些不足。而在一定條件下，改善薄膜的微觀組織結(jié)構(gòu)，如結(jié)晶性、擇優(yōu)取向性、致密度等，能夠提高導(dǎo)電性。因此，本文從基礎(chǔ)性研究、工藝優(yōu)化以及低溫生長(zhǎng)三方面展開(kāi)研究:
　　一、采用溶膠凝膠法基礎(chǔ)性研究前期溶膠制備與熱處理工藝對(duì)鋁摻雜氧化鋅薄膜性能的影響

3、，并初步分析前驅(qū)體溶液粒子的形成機(jī)理與薄膜形核與晶體生長(zhǎng)過(guò)程。確定了溶膠凝膠法制備鋁摻雜氧化鋅薄膜的最佳化學(xué)體系，選擇二水合醋酸鋅為前驅(qū)體化合物，乙二醇甲醚為溶劑，乙醇胺為穩(wěn)定劑，并以乙醇胺與醋酸鋅摩爾量為1∶1的比例制備前驅(qū)體溶液，所得氧化鋅薄膜具有最優(yōu)的結(jié)晶性、致密度以及擇優(yōu)取向性。
　　二、調(diào)整溶膠凝膠法制備過(guò)程的工藝參數(shù)，改善薄膜的透光性與導(dǎo)電性，同時(shí)探討了薄膜晶體生長(zhǎng)機(jī)理。當(dāng)前驅(qū)體溶液濃度為0.6 mol/L，采用旋涂法

4、制備薄膜，并經(jīng)350℃預(yù)熱處理，400℃退火處理，和Ar2氣氛下450℃退火后，所得鋁摻雜濃度為1.0％的氧化鋅薄膜具有最佳性能，其透過(guò)率為90％，電阻率為1.57Ω·cm。
　　三、在溶膠凝膠法基礎(chǔ)上，采用溶膠凝膠-水熱法/溶劑熱法，研究低溫條件下生長(zhǎng)鋁摻雜氧化鋅薄膜的微觀形貌。分別研究不同體系、前驅(qū)體溶液濃度與反應(yīng)時(shí)間對(duì)薄膜形貌結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明，前驅(qū)體濃度與反應(yīng)時(shí)間對(duì)晶體形貌結(jié)構(gòu)的影響很大，在0.2 mol/L六次甲基四胺