GZO透明低阻膜材料的制備及其性能研究.pdf

1、ZnO作為一種寬禁帶半導(dǎo)體材料，通過Al、Ga等Ⅲ族元素的摻雜可以使薄膜的電學(xué)性能得到很大程度的提升。資源豐富、價(jià)格低廉、無毒、在H等離子體中穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)使其成為取代錫摻雜氧化銦（ITO）的最佳選擇，在太陽能電池、平板顯示器以及節(jié)能窗等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。與Al摻雜ZnO（AZO）薄膜相比，Ga摻雜使ZnO的晶格畸變較小，而且Ga摻雜ZnO（GZO）薄膜的穩(wěn)定性更好，有望獲得優(yōu)于AZO的光電性能，故本文對(duì)GZO薄膜進(jìn)行系統(tǒng)的研究。本論文主

2、要研究以下三個(gè)方面的內(nèi)容：
　　本文首先采用射頻磁控濺射法在玻璃襯底上制備了GZO薄膜，研究了濺射功率、襯底溫度以及濺射氣氛對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)、電學(xué)性能以及光學(xué)性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，濺射氣氛對(duì)薄膜光電性能的影響最大。純氬下制備的GZO薄膜的最低電阻率為4.32×10-4Ω·cm，最高可見光透過率高于80％且在近紅外區(qū)域表現(xiàn)出較低的透過率，表明薄膜對(duì)可見光具有選擇透過性。
　　其次，在前面實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上在玻璃襯底上制備了厚度不同的氧化鋅

3、緩沖層，研究了緩沖層對(duì)GZO薄膜結(jié)構(gòu)、電學(xué)、光學(xué)以及表面性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，ZnO緩沖層的引入改善了GZO薄膜的結(jié)晶質(zhì)量，降低了薄膜的電阻率，提升了GZO薄膜的光學(xué)性能。20nm的緩沖層上制備的GZO薄膜表現(xiàn)出最佳的結(jié)構(gòu)和光電性能，電阻率低至4.09×10-4Ω·cm的同時(shí)具有良好的對(duì)可見光的選擇透過性。此外，GZO薄膜的表面具有疏水的特性，獲得的最低表面自由能為25.98mN/m，表明GZO/ZnO薄膜具有環(huán)境耐久性。
　

4、　最后，通過引入金屬Ag層制備GZO/Ag和GZO/Ag/GZO多層結(jié)構(gòu)的透明導(dǎo)電薄膜來實(shí)現(xiàn)GZO薄膜的低溫性能優(yōu)化，并研究了Ag層厚度對(duì)多層結(jié)構(gòu)薄膜光電性能的影響。與單層GZO薄膜相比，金屬Ag層厚度最佳時(shí)的GZO/Ag和GZO/Ag/GZO多層薄膜的電阻率降低了兩個(gè)數(shù)量級(jí)，由3.9×10-3Ω·cm分別下降至2.87×10-5Ω·cm和3.07×10-5Ω·cm，其載流子濃度的數(shù)量級(jí)均高達(dá)1022cm-3。同時(shí)，Ag層厚度最佳時(shí)的多