In-Al共摻制備高性能P型SnO-,2-透明導(dǎo)電薄膜.pdf

1、透明導(dǎo)電氧化物薄膜以其接近金屬的導(dǎo)電率、可見光范圍內(nèi)的高透射率、紅外波段的高反射率以及其半導(dǎo)體特性,廣泛地應(yīng)用于太陽能電池、顯示器、氣敏元件、抗靜電涂層以及半導(dǎo)體/絕緣體/半導(dǎo)體(SIS)異質(zhì)結(jié)、現(xiàn)代戰(zhàn)機和巡航導(dǎo)彈的窗口等領(lǐng)域.由于施主型本征缺陷的存在,目前得到普遍研究和應(yīng)用的TCO薄膜大多是n型半導(dǎo)體.但是如果能夠獲得p型半導(dǎo)體TCO材料,則可以實現(xiàn)由TCO材料構(gòu)成的透明p-n結(jié)和相應(yīng)的透明半導(dǎo)體器件,而性能優(yōu)越的p型TCO薄膜將為制

2、造透明電子元器件邁出意義深遠的一步. 本論文綜合闡述了SnO<,2>薄膜的特性及應(yīng)用,當前p型透明導(dǎo)電氧化物薄膜的研究進展.首先通過量子力學(xué)第一原理方法研究了摻雜元素In、Al和Ga及共摻對SnO<,2>電子結(jié)構(gòu)及電學(xué)性能的影響.計算結(jié)果表明,通過共摻銦鋁能夠克服單一摻銦引起的晶格畸變由此推論可以提高空穴的遷移率,從而提高SnO<,2>的p型電導(dǎo)率.之后在理論計算的基礎(chǔ)上進行了實驗驗證,采用直流反應(yīng)磁控濺射法來成功地獲得了In-

3、Al共摻的p型SnO<,2>薄膜,系統(tǒng)地研究了氧氣流量、襯底溫度、熱處理溫度和濺射功率、沉積時間等工藝參數(shù)對薄膜性能的影響.利用高分辨x射線衍射儀(XRD)、紫外分光光度計(UV-Vis)、場發(fā)射掃描電鏡(FESEM)、霍爾效應(yīng)(Hall)測試等測試手段對各個工藝參數(shù)下制備的薄膜進行表征和分析.研究結(jié)果表明:先用直流磁控濺射沉積InSnAl合金薄膜,然后在空氣中熱氧化的兩步法,制備了銦鋁共摻的p型SnO<,2>透明導(dǎo)電薄膜的結(jié)晶性能以及