ZnO基透明導(dǎo)電膜的制備與摻雜研究.pdf

1、ZnO作為直接寬禁帶化合物半導(dǎo)體,由于原料豐富、價(jià)格低,有望取代GaN應(yīng)用于短波長(zhǎng)光電器件。如果能同時(shí)實(shí)現(xiàn)摻雜和能帶工程,制備p型ZnMgO薄膜,不僅可以提高發(fā)光二極管的發(fā)光效率,而且可以拓寬其工作波長(zhǎng)。所以本文通過In-N共摻制備了p型ZnMgO薄膜。
　　 ZnO可見光透過率超過90％,天然為n型,通過摻Ga、Al等IIIA族元素能夠提高薄膜導(dǎo)電性能。ZnO具有無毒、價(jià)格低、在H中穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),有望取代ITO。本文開展了Al、

2、Ga摻雜ZnO透明導(dǎo)電膜的研究?，F(xiàn)在電子器件逐漸朝柔性化方向發(fā)展,使得對(duì)柔性透明導(dǎo)電膜的需求日益迫切。因此,開發(fā)光電性能優(yōu)良的柔性透明導(dǎo)電膜具有非?，F(xiàn)實(shí)的意義。本文繼而在聚合物PC襯底上制備Ga摻雜ZnO基透明導(dǎo)電膜。主要工作包括以下內(nèi)容:
　　 1.采用直流反應(yīng)磁控濺射法In-N共摻技術(shù)實(shí)現(xiàn)ZnMgO薄膜的p型轉(zhuǎn)變,研究了N2O分壓和Mg含量對(duì)薄膜性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),在合適的N2O分壓下,可以獲得良好的p型導(dǎo)電性能。通過XP

3、S測(cè)試,發(fā)現(xiàn)了對(duì)應(yīng)N-Zn鍵的峰位和對(duì)應(yīng)In-N鍵的峰位,證實(shí)施主.受主共摻是可行的。通過XRD和XPS測(cè)試結(jié)果,發(fā)現(xiàn)Mg在薄膜中以Mgzn形式存在。利用In-N共摻p-ZnMgO薄膜和In摻雜n-ZnMgO薄膜制備了同質(zhì)p-n結(jié),I-V性能測(cè)試顯示出典型的整流特性。
　　 2.采用脈沖激光沉積法在玻璃襯底上生長(zhǎng)了Al摻雜ZnO薄膜,研究了襯底溫度對(duì)薄膜性能的影響。當(dāng)襯底溫度為350℃時(shí),獲得了透明的高導(dǎo)電近紅外反射薄膜,這種薄

4、膜在近紅外反射鏡和熱反射器等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　 3.采用射頻磁控濺射法在PC襯底上生長(zhǎng)了Ga摻雜ZnO(GZO)薄膜,研究了氧分壓和濺射壓強(qiáng)對(duì)薄膜性能的影響。薄膜獲得的最低電阻率為7.8×10-4Ωcm,在可見光的平均透過率超過80％。
　　 4.為了克服聚合物的各種缺點(diǎn),在沉積GZO之前弓J入ZnO緩沖層。為了在實(shí)驗(yàn)次數(shù)較少的情況下,獲得較好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,我們采用正交分析法綜合研究了濺射功率、濺射壓強(qiáng)、濺射時(shí)

5、間、氧分壓比等生長(zhǎng)參數(shù)對(duì)GZO/ZnO膜可見光透過率和電阻率的影響。通過極差分析得到最優(yōu)生長(zhǎng)參數(shù)。與未引入緩沖層的GZO膜相比,最優(yōu)參數(shù)下制備的GZO/ZnO膜的電阻率由7.85×10-4Ωcm減小為5.21×10-4Ωcm。由于厚度效應(yīng),薄膜的透過率有所下降,但不是很明顯,還是能夠滿足器件的應(yīng)用要求。
　　 5.多層結(jié)構(gòu)透明導(dǎo)電膜的研究。與單層ZnO膜相比,多層膜更薄,導(dǎo)電性更優(yōu)。與單層金屬膜相比,多層膜透過率更優(yōu)。主要研究了