B2H6源摻雜濺射制備透明導(dǎo)電ZnO薄膜的研究.pdf

1、相較于銦錫金屬氧化物(ITO)、二氧化錫(SnO2)等傳統(tǒng)透明導(dǎo)電薄膜，摻雜氧化鋅(ZnO)薄膜具有無(wú)毒、成本低廉、原材料豐富等特點(diǎn)。另，在光伏電池的應(yīng)用中，作為薄膜太陽(yáng)電池的前電極，ZnO良好的耐氫等離子體轟擊特性以及經(jīng)過(guò)濕法腐蝕獲得的良好的陷光結(jié)構(gòu)，提升了薄膜太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率，因而備受關(guān)注。相較于鋁摻雜氧化鋅(AZO)薄膜，硼摻雜氧化鋅(BZO)薄膜在近紅外區(qū)域具有更高的透過(guò)率，在提高薄膜太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)化效率方面具有更大的潛

2、力。目前BZO薄膜的制備方法中，金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積(MOVCD)技術(shù)應(yīng)用最為普遍，但制備的BZO薄膜電學(xué)特性較差;濺射制備BZO薄膜則多采用直接濺射摻雜靶材獲得，制備的材料雖具有較好的電學(xué)特性，但由于B2O3與ZnO的熔點(diǎn)差異大，使得摻硼氧化鋅靶材的燒結(jié)難度極大，限制了該方法在工業(yè)化生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用。因此，結(jié)合兩種工藝的特性，采用氣源性摻雜技術(shù)，以乙硼烷(B2H6)為摻雜源，濺射本征ZnO靶材不失為一種有效的解決方案。本論文采用

3、氣源摻雜技術(shù)，通過(guò)調(diào)整B2H6的摻入量，實(shí)現(xiàn)了BZO薄膜摻雜濃度的靈活、可控制備。在玻璃上沉積光、電性能優(yōu)異的BZO薄膜，經(jīng)過(guò)后處理優(yōu)化，應(yīng)用于薄膜太陽(yáng)電池中。具體研究?jī)?nèi)容及成果如下:
　　 (1)首先系統(tǒng)研究了B2H6與Ar氣體不同配比及不同流量對(duì)BZO薄膜摻雜的影響。結(jié)果表明，在Ar流量足夠大的情況下，薄膜的摻雜與B2H6和Ar氣體的配比沒(méi)有絕對(duì)關(guān)系，而B(niǎo)2H6的氣體流量變化對(duì)有效摻雜的影響很大。在合適的B2H6和Ar氣體流

4、量下制備的BZO薄膜具有較高的長(zhǎng)波透過(guò)率。在0.7mm厚的Eagle XG襯底上沉積1.0tm厚樣品，在1200nm波長(zhǎng)處的透過(guò)率為68.1％。在此條件下沉積的薄膜電阻率為1.07×10-3Ω·cm。
　　 (2)研究了薄膜沉積過(guò)程中及沉積后熱退火處理溫度對(duì)薄膜結(jié)晶質(zhì)量的影響。在沉積過(guò)程中和退火處理中，適當(dāng)?shù)奶岣邷囟扔兄趦?yōu)化ZnO薄膜的結(jié)晶質(zhì)量，在合適的退火溫度處理后，薄膜的電阻率從退火前的1.07×10-3Ω·cm優(yōu)化到5.

5、09×10-4Ω·cm。在沉積過(guò)程中對(duì)沉積溫度進(jìn)行動(dòng)態(tài)變化調(diào)整，即本文創(chuàng)新性提出的動(dòng)態(tài)沉積溫度制備方式，直接制備的薄膜電阻率可以達(dá)到7.83×10-4Ω·cm，即在未經(jīng)退火處理情況下制備獲得了10-4Ω·cm量級(jí)電阻率的高電導(dǎo)BZO薄膜。
　　 (3)創(chuàng)新性提出:退火前在BZO薄膜上蒸鍍一層鋁膜，從而實(shí)現(xiàn)了薄膜經(jīng)高溫退火光學(xué)特性顯著改善的同時(shí)，未造成電學(xué)性能的退化。材料的特性測(cè)試結(jié)果表明:由于薄膜結(jié)晶質(zhì)量的改善，經(jīng)此處理的薄膜有