溶膠—凝膠法制備摻鋁氧化鋅薄膜及其光電性能研究.pdf

1、氧化鋅為直接寬帶隙II-VI 族化合物半導(dǎo)體材料，室溫下禁帶寬度3.37 eV，具有優(yōu)良的可見(jiàn)光透過(guò)性；摻入Al 施主，能有效改善其電學(xué)性能。因而，摻鋁氧化鋅（AZO）能作為一種性能優(yōu)良的透明導(dǎo)電薄膜材料應(yīng)用，代替常用的錫摻雜氧化銦（ITO）薄膜。 本文綜述了AZO 薄膜國(guó)際國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)況，概述了氧化鋅的基本性質(zhì)，綜合考良各種制備薄膜的方法，選用一種環(huán)境友好的、適于工業(yè)生產(chǎn)的AZO 薄膜制備方法——溶膠－凝膠浸漬提拉法。

2、本文重點(diǎn)研究了溶膠－凝膠法制備AZO 薄膜的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理。認(rèn)為在溶膠中加入單乙醇胺可作為螯合劑。此外，溶膠水解縮聚形成凝膠的過(guò)程是在提拉鍍膜后，濕膜吸收空氣中的水分完成的。因此，每次提拉鍍膜后，將濕膜在空氣中懸置幾分鐘有利于薄膜改性。本文實(shí)驗(yàn)采用了這一改進(jìn)措施，得到薄膜樣品性能優(yōu)良。 文中通過(guò)X 射線衍射儀、差熱分析儀、場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡、紫外－可見(jiàn)光分光光度計(jì)、熒光光譜儀和四探針測(cè)試儀，對(duì)AZO 納米薄膜性能進(jìn)行表征，研究了工藝參

3、數(shù)對(duì)薄膜性能的影響。認(rèn)為溶膠濃度、摻雜濃度、預(yù)熱處理溫度、退火溫度是影響AZO 薄膜性能的強(qiáng)相關(guān)因素。本文認(rèn)為，溶膠濃度0.6 mol/L，Al 摻雜濃度1.5at.％，預(yù)熱處理溫度300 °C，退火溫度550 °C時(shí)，制備的AZO 納米薄膜有相對(duì)較好的光電特性。 本文實(shí)驗(yàn)還觀察到明顯的Burstein-Moss、Stokes和退火導(dǎo)致禁帶寬度變窄等量子效應(yīng)，文中對(duì)其進(jìn)行了理論解釋。 本文得到的AZO 納米透明導(dǎo)電薄膜，