溶膠-凝膠法制備Al-F共摻雜的ZnO薄膜及其性能研究.pdf

1、氧化鋅(ZnO)是一種具有六角纖鋅礦結(jié)構(gòu)的氧化物半導(dǎo)體材料，具有優(yōu)異的光電性能，在透明電極、平面顯示、太陽能電池等領(lǐng)域應(yīng)用很廣。未摻雜的ZnO材料遠不能滿足這些光電器件研制的要求，因此必須通過摻雜來調(diào)整ZnO材料中的載流子濃度，從而調(diào)節(jié)或改善其性能。如通過摻雜Ⅲ族元素(B，Al，Ga，In)或者Ⅶ族元素(F,Cl)等來提高其導(dǎo)電性能。其中，摻Al的ZnO薄膜(AZO)作為最具有發(fā)展前途的透明導(dǎo)電材料之一而被廣泛研究。而F摻雜型ZnO薄膜

2、亦被研究是因為F元素可在ZnO晶格點陣中形成置換晶界，導(dǎo)致自由電子濃度的增加從而提高導(dǎo)電性。 本文以二水合醋酸鋅(Zn(CH3COO)2·2H2O)作為前驅(qū)體，乙二醇甲醚(C3H8O2)作為溶劑，乙醇胺(HOCH2CH2NH2)作為穩(wěn)定劑，采用溶膠-凝膠法在玻璃基體上制備了ZnO：F：Al薄膜。主要研究了溶膠濃度、退火氣氛、退火溫度以及摻雜濃度對薄膜的晶體結(jié)構(gòu)、表面形貌、電阻率以及透光性能的影響。利用X射線衍射(XRD)、掃描電

3、子顯微鏡(SEM)、四探針測試儀、光譜儀等對所制備的薄膜進行了表征和性能研究。 研究表明：采用溶膠-凝膠法所制備的ZnO：F：Al薄膜為六角纖鋅礦結(jié)構(gòu)，溶膠濃度(0.55M-0.95M)為0.65M時薄膜的結(jié)晶性能最好。摻雜濃度和熱處理過程(退火溫度、退火氣氛)能顯著影響薄膜的結(jié)晶質(zhì)量、表面形貌和光電性能。不同濃度的Al-F共摻雜(0.25at％～1.00at％)均能提高薄膜的導(dǎo)電性能，當(dāng)二者的摻雜濃度皆為0.75at％時，薄膜