ZnO薄膜的制備及光電特性研究.pdf

1、采用溶膠－凝膠法在石英襯底上制備了高度擇優(yōu)取向的ZnO:Al薄膜。結(jié)果表明：制備的ZnO:Al薄膜為六角纖鋅礦結(jié)構(gòu)，且具有明顯的c軸擇優(yōu)取向；Al離子的摻雜濃度和退火溫度對(duì)薄膜的結(jié)構(gòu)、光電性能有一定的影響，薄膜在可見光區(qū)的光透過率為80％-95％；Al的摻雜濃度為1％樣品在600℃下空氣中退火1小時(shí)后，薄膜最低的電阻率為7.5×10-2Ω·cm。溶膠－凝膠法制備ZnO薄膜成功應(yīng)用于單晶硅電池中。與未制膜前相比，制膜后單晶硅電池開路電壓V

2、∝提高2％，短路電流ISC提高了4.3％，光電轉(zhuǎn)化效率從12.6％提高到14.3％。
　　 利用射頻磁控濺射在石英襯底上制備Al摻雜的ZnO薄膜。當(dāng)Al摻雜濃度為3at％時(shí)，薄膜具有好的光電性能。襯底溫度為500℃時(shí)，制備的薄膜具有最小的電阻率9.4×10-4Ω·cm。在氫氣氛退火后，薄膜最小電阻率下降到5.1×10-4Ω·cm。薄膜在可見光區(qū)的平均透過率超過85％。由于Burstein-Moss效應(yīng)，薄膜的光學(xué)帶隙寬度為3.4

3、6－3.57eV。ZnO:Al薄膜的光致發(fā)光譜中出現(xiàn)位于415nm和439nm的雙峰。分析表明，415nm發(fā)光峰源于電子在AlZn能級(jí)和VZn間的躍遷，而439nm的發(fā)光峰是由于電子從Zni能級(jí)向價(jià)帶頂躍遷。
　　 利用射頻磁控濺射在石英襯底上制備了ZnO:N和ZnO:N-Al薄膜。結(jié)果表明，N摻雜的ZnO薄膜失去了單軸擇優(yōu)取向，并且結(jié)晶質(zhì)量變差。拉曼光譜中274，510，581和643cm-1振動(dòng)模是由于N摻雜產(chǎn)生的缺陷引起的