溶膠凝膠法制備錫、鋅、鎳復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)與光電特性研究.pdf

1、金屬氧化物導(dǎo)電薄膜，如ITO、SnO2、 ZnO、NiO等，在太陽(yáng)能電池、透明電極、顯示器、發(fā)光器件、氣敏傳感器等方面具有廣泛應(yīng)用。多元復(fù)合體系金屬氧化物薄膜不僅具備傳統(tǒng)金屬氧化物材料的性能，而且可以通過改變組分而調(diào)整薄膜的電學(xué)、光學(xué)、物化性質(zhì)等，獲得傳統(tǒng)氧化物材料所不具備的獨(dú)特性能，以滿足特定的需要。為了綜合集成各種透明導(dǎo)電金屬氧化物如SnO2、 ZnO、NiO等各自的特性，二元金屬氧化物研究愈受關(guān)注。
　　在本文工作中，我們采

2、用溶膠凝膠法在Si、ITO和普通玻璃襯底上，制備了未摻雜NiO薄膜，Cu、Li、Al、Ru單摻雜NiO薄膜，Ru與Li共摻雜NiO薄膜，ZnO-SnO2、NiO-SnO2、 NiZnO復(fù)合薄膜及Ag-Li共摻雜ZnO-SnO2復(fù)合薄膜和Ru-Al共摻雜NiO-SnO2復(fù)合薄膜。通過X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡、掃描探針顯微鏡、紫外可見光分光光度計(jì)、電化學(xué)工作站等分析儀器，研究了溶膠濃度、摻雜量、退火溫度、薄膜層數(shù)等對(duì)未摻雜NiO和摻雜S

3、n/Zn/Ni二元復(fù)合薄膜結(jié)晶質(zhì)量、表面形貌、光透過性、導(dǎo)電性等方面的影響。論文主要內(nèi)容如下:
　　首先，我們研究了不同Zn/Sn摩爾比例對(duì)ZnO-SnO2復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)、形貌和光電性能的影響。結(jié)果表明:Zn/Sn摩爾比例為4∶1的ZnO-SnO2復(fù)合薄膜結(jié)晶性相對(duì)較好、晶粒尺寸最小，且其光電性能較好。在此基礎(chǔ)上，我們對(duì)ZnO-SnO2復(fù)合薄膜進(jìn)行Ag-Li共摻雜，并在不同退火溫度下進(jìn)行表征，發(fā)現(xiàn)500℃退火的Ag-Li共摻雜ZnO

4、-SnO2復(fù)合薄膜，其導(dǎo)電性最好，相對(duì)于為摻雜ZnO-SnO2復(fù)合薄膜提高了3倍，符合RS電荷輸運(yùn)機(jī)理。
　　其次，研究了溶膠濃度、薄膜層數(shù)、退火條件、Cu摻雜及Ru和Li共摻雜對(duì)NiO薄膜的光電特性的影響。本文制備的Ni2+濃度為0.2mol/L、400℃退火1h、3％Ru和4％Li共摻雜的兩層NiO薄膜，其透光率高達(dá)80％以上，具有低閾值電壓和高開關(guān)比。
　　然后，在綜合性能較好的NiO薄膜上，我們分別制備了不同Ni/S

5、n摩爾比的NiO-SnO2復(fù)合薄膜和Ru-Al共摻雜NiO-SnO2復(fù)合薄膜，研究了Ni/Sn比例及Ru和Al摻雜濃度對(duì)NiO-SnO2復(fù)合薄膜性能的影響。5％Ru-1％Al共摻雜Ni/Sn比例為3∶1的NiO-SnO2復(fù)合薄膜，其衍射峰最為尖銳，結(jié)晶性能好，成膜質(zhì)量也較佳，在可見光范圍內(nèi)透光率最高，均值約為80％，薄膜閾值電壓為1.40V，開關(guān)比為248，相對(duì)于本征NiO薄膜提高了16％。
　　最后，本文還研究了不同Ni/Zn摩