zno-sno2透明導(dǎo)電薄膜光電特性研究【文獻(xiàn)綜述】

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述電氣工程與自動(dòng)化電氣工程與自動(dòng)化ZnOSnO2ZnOSnO2透明導(dǎo)電薄膜光電特性研究透明導(dǎo)電薄膜光電特性研究摘要：隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，透明導(dǎo)電薄膜材料被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體集成電路、平面顯示器、抗靜電涂層等諸多領(lǐng)域，市場(chǎng)規(guī)模巨大。ZnOSnO2膜能夠同時(shí)具有ZnO膜的穩(wěn)定性和SnO2膜優(yōu)良的電學(xué)性能而作為一種全天候的透明導(dǎo)電材料，性能優(yōu)良的ZnOSnO2復(fù)合透明導(dǎo)電材料將有更加廣闊的發(fā)展前景。關(guān)鍵詞關(guān)

2、鍵詞：透明導(dǎo)電材料；氧化鋅；氧化錫；折光率；電阻率一、一、課題研究的背景課題研究的背景自然界中往往透明的物質(zhì)不導(dǎo)電如玻璃、水晶、水等，導(dǎo)電的或者說(shuō)導(dǎo)電性好的物質(zhì)往往又不透明如金屬材料、石墨等。但是在許多場(chǎng)合恰恰需要某一種物體既導(dǎo)電又透明例如液晶顯示器、等離子體顯示器等平板顯示器和太陽(yáng)能電池光電板中的電極材料就是需要既導(dǎo)電又透明的物質(zhì)。透明導(dǎo)電薄膜是薄膜材料科學(xué)中最重要的領(lǐng)域之一，它的基本特性是在可見(jiàn)光范圍內(nèi)，具有低電阻率，高透射率，也就

3、是說(shuō)，它是一種既有高的導(dǎo)電性，又對(duì)可見(jiàn)光有很好的透光性，而對(duì)紅外光有較高反射性的薄膜。正是因?yàn)樗鼉?yōu)異的光電性能，它被廣泛的應(yīng)用在各種光電器件中，例如：平面液晶顯示器（LCD），太陽(yáng)能電池，節(jié)能視窗，汽車、飛機(jī)的擋風(fēng)玻璃等。自從1907年Badeker制作出CdO透明導(dǎo)電薄膜以后，人們先后研制出了In2O3，SnO2，ZnO等為基體的透明導(dǎo)電薄膜[1]。透明導(dǎo)電膜有很多種，但是氧化物膜占主導(dǎo)地位，透明導(dǎo)電膜把物質(zhì)的透明性和導(dǎo)電性這一矛盾的

4、雙方統(tǒng)一起來(lái)，透明導(dǎo)電膜以其接近金屬的導(dǎo)電率，可見(jiàn)光范圍內(nèi)的高透光率，廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能電池，顯示器，氣敏元件等領(lǐng)域。比如ITO薄膜以其優(yōu)異的光電性能，在薄膜晶體管制造、平板液晶顯示、太陽(yáng)電池透明電極等方面有廣泛應(yīng)用，并有著一定的市場(chǎng)規(guī)模。經(jīng)過(guò)近一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展、目前透明導(dǎo)電膜主要有金屬膜系、TCO、其他化合物膜系、高分子膜系等。目前世界研究最多的是摻錫In2O3（簡(jiǎn)稱ITO）透明導(dǎo)電薄膜，摻鋁ZnO（簡(jiǎn)稱AZO）透明導(dǎo)電薄膜。同時(shí)，人們還

5、開(kāi)發(fā)了CdInO4、Cd2SnO4、Zn2SnO4等多元透明氧化物薄膜。ZnOSnO2是一種金屬氧化物膜，有許多文獻(xiàn)報(bào)道，因其資源豐富、價(jià)格便宜、無(wú)毒進(jìn)一步研究的空間大，有望替代ITO薄膜，從而解決銦資源短缺的困擾。二、二、ZnOSnO2復(fù)合膜的發(fā)展現(xiàn)狀復(fù)合膜的發(fā)展現(xiàn)狀1.SnO2基薄膜基薄膜SnO2（Tinoxide，簡(jiǎn)稱TO）是一種寬禁帶半導(dǎo)體材料，其禁帶寬度Eg=3.6eV，n型半導(dǎo)體。本征SnO2薄膜導(dǎo)電性很差，因而得到廣泛應(yīng)用

6、的是摻雜的SnO2薄膜。對(duì)于SnO2來(lái)說(shuō)，五價(jià)元素圖二：不同鋅錫配比的XRD衍射圖譜圖二為500攝氏度條件下，鋅錫比為1012、912、612樣品的X射線衍射圖譜，在衍射角為26.40、33.76和51.64位置出現(xiàn)三個(gè)較強(qiáng)的衍射峰，分別別對(duì)應(yīng)SnO2（110）、（101）和（211）晶面。進(jìn)一步比較不同鋅錫配比下所得樣品的XRD圖譜可以發(fā)現(xiàn)，隨著鋅含量的增加，各個(gè)衍射峰的強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，半高度減小，晶粒逐漸發(fā)育完全，薄膜的結(jié)晶度越來(lái)越高

7、，鋅含量對(duì)薄膜的結(jié)晶質(zhì)量影響很大[4]。錫酸鋅有兩種晶相，即尖晶石結(jié)構(gòu)的Zn2SnO4和鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的ZnSnO3，并且Zn2SnO4的電阻率大于ZnSnO3的電阻率。采用磁控濺射法在400攝氏度的襯底溫度下制備的Zn2SnO4薄膜，電阻率為5102Ωcm，可見(jiàn)光平均透過(guò)率大于80%[5]。4.ZnOSnO2復(fù)合膜的制備方法復(fù)合膜的制備方法目前ZnOSnO2復(fù)合膜的制備方法多種多樣，溶膠乳化法、化學(xué)氣相蒸淀法、射頻磁控濺射[6]、等離子體

8、增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積、溶膠凝膠法[7]、沉淀法(化學(xué)沉淀法、均一沉淀法、共沉淀法[8])、水熱合成法[9]等方法。雖然方法有很多，但是由于條件控制，實(shí)驗(yàn)設(shè)備，產(chǎn)物純度，分散性、粒度控制等諸多因素的影響，因此水熱合成法由于其突出的優(yōu)勢(shì)脫穎而出，倍受國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者重視。水熱合成是指溫度為100～1000℃、壓力為1MPa～1GPa條件下利用水溶液中物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)所進(jìn)行的合成。在亞臨界和超臨界水熱條件下由于反應(yīng)處于分子水平反應(yīng)性提高因而水熱反應(yīng)可以

9、替代某些高溫固相反應(yīng)。又由于水熱反應(yīng)的均相成核及非均相成核機(jī)理與固相反應(yīng)的擴(kuò)散機(jī)制不同因而可以創(chuàng)造出其它方法無(wú)法制備的新化合物和新材料。5.ZnOSnO2復(fù)合膜研究過(guò)程中的不利因素復(fù)合膜研究過(guò)程中的不利因素盡管ZnOSnO2復(fù)合膜具有很多優(yōu)點(diǎn)，但是也存在一定的缺點(diǎn)，如在摻雜方面，雖然摻雜的二氧化錫表現(xiàn)出比純的二氧化錫更高的靈敏度，但是導(dǎo)電性卻有所降低，另外，復(fù)合膜雖然比純凈的氧化鋅有更好的多孔微觀結(jié)構(gòu)，但是穩(wěn)定性卻有所不如[10]。為了