摻雜氧化鋅-錫復(fù)合透明導(dǎo)電薄膜的制備與性能研究.pdf

1、透明導(dǎo)電氧化物薄膜(簡稱TCO),由于優(yōu)良的電導(dǎo)性,以及在可見和近紅外光波段良好的光學(xué)透過率,被廣泛應(yīng)用于薄膜太陽能電池、大面積平板顯示器、有機(jī)光發(fā)射二極管、低輻射(low-e)玻璃、透明薄膜晶體管及柔性電子器件等領(lǐng)域。目前,市場上應(yīng)用的TCO材料大部分是ITO薄膜,但仍然存在不少缺點(diǎn)。而氧化鋅是人們已知的一種優(yōu)良的寬禁帶半導(dǎo)體材料,其原材料豐富、無毒、無污染、與環(huán)境兼容性好、適用于大面積制作、易摻雜,穩(wěn)定性要好于ITO薄膜。所以,Zn

2、O基透明導(dǎo)電薄膜成為了取代ITO薄膜的首選材料。但是,氧化鋅基材料還有很多技術(shù)瓶頸有待進(jìn)一步解決和突破。本論文針對(duì)當(dāng)前ZnO基透明導(dǎo)電薄膜存在的問題開展研究,得到了如下結(jié)果:
　　(1)通過原位合成法制備了石墨烯/氧化鋅復(fù)合透明導(dǎo)電薄膜。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:真空環(huán)境下退火可以得到生長情況良好的石墨烯/氧化鋅復(fù)合透明導(dǎo)電薄膜;并且通過拉曼光譜分析,熱分解過程確實(shí)能夠同時(shí)得到氧化鋅和石墨烯。
　　(2)通過溶膠-凝膠法制備了一系列錫摻

3、雜的氧化鋅薄膜。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:退火溫度對(duì)其性能影響較大,XRD中(002)衍射峰強(qiáng)度是先增大后減小,在450℃時(shí)結(jié)構(gòu)最好,退火溫度對(duì)光學(xué)透過率影響不大,但是退火溫度的增加使禁帶寬度呈現(xiàn)出下降的趨勢;Sn摻雜濃度的增加使得薄膜吸收邊向短波方向偏移,并且光學(xué)帶隙變大。在Sn摻雜濃度為2％時(shí),ZTO薄膜可見光透過率接近90%,表面粒晶起伏較小。
　　(3)通過直流磁控濺射工藝制備了鋁摻雜氧化鋅透明導(dǎo)電薄膜。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:制備的薄膜樣品均

4、表現(xiàn)出c軸擇優(yōu)取向,在可見光波長區(qū)域內(nèi)透過率受濺射功率影響不大,當(dāng)濺射功率為120 W時(shí),薄膜生長情況最好,晶粒尺寸也達(dá)到了最大值,方阻值在達(dá)到最低值為207W/□。
　　(4)通過溶膠凝膠法制備了一系列石墨烯摻雜的氧化錫薄膜。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:石墨烯的摻入能夠使氧化錫薄膜的晶體質(zhì)量得到提高,薄膜的光學(xué)帶邊往長波方向發(fā)生移動(dòng),即產(chǎn)生“紅移”現(xiàn)象。隨著石墨烯含量的增加,氧化錫薄膜的光致發(fā)光強(qiáng)度表現(xiàn)為逐步淬滅的現(xiàn)象。
　　研究結(jié)果為