ZnO薄膜的制備與性能分析.pdf

1、氧化鋅(ZnO)是一種具有六方纖鋅礦晶體結(jié)構(gòu)的寬禁帶II-VI族半導(dǎo)體材料，由于其優(yōu)良的特性，在太陽(yáng)能電池、紫外探測(cè)器、聲表面波器件、氣敏傳感器、透明電極等方面得到了廣泛的應(yīng)用。近年來，由于Al摻雜的ZnO薄膜(ZAO)具有與ITO薄膜相比擬的光電性能(可見光區(qū)高透射率和低電阻率)，又因其價(jià)格較低以及在氫等離子體中的高穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為替代昂貴的ITO薄膜的首選材料和當(dāng)前透明導(dǎo)電薄膜領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。 本文主要采用溶膠-凝

2、膠法制備ZnO及其Al摻雜薄膜，以醋酸鋅為原料，二乙醇胺為穩(wěn)定劑，異丙醇為溶劑，并采用硝酸鋁來提供摻雜離子。用XRD、AFM、SEM和紫外可見、紫外熒光分光光度計(jì)等測(cè)試手段對(duì)沉積的薄膜進(jìn)行了表征和分析。分析了ZnO及其摻雜薄膜的導(dǎo)電機(jī)制，用Van der Pauw方法對(duì)樣品的電學(xué)特性進(jìn)行了測(cè)量。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，利用溶膠-凝膠法制備的ZnO及ZAO薄膜，具有較好的晶體結(jié)構(gòu)和光電特性。XRD表明，制備的薄膜為多晶，退火處理能使其結(jié)晶

3、度提高。旋涂層數(shù)增大至20層時(shí)，（002）方向的擇優(yōu)取向度增加。AFM和SEM表明，樣品表面較平整，且晶粒較致密。 薄膜的光譜分析結(jié)果表明：ZnO薄膜樣品的可見光透射率平均值均在90％以上，Zn離子濃度為0.8mol/L的溶膠經(jīng)旋涂并在500℃下退火1小時(shí)后可獲得最高的可見光透射率，平均透射率約為94％。ZAO樣品的可見光區(qū)透射率同樣達(dá)到90％，隨著Al摻雜濃度或退火溫度的升高，薄膜光吸收邊向短波方向移動(dòng)。薄膜透射率與旋涂速度、