共掺杂ZnO透明导电薄膜的制备及性能研究
透明导电氧化物薄膜具有优良的性能，是一种重要的光电薄膜。随着科学技术研究的不断深入和高新技术及现代国防的需要，透明导电薄膜将会在新型的电子薄膜材料中占有重要的地位。氧化铟锡（ITO）薄膜及其掺杂体系是研究最多的一种透明导电材料，这种薄膜具有透过率高、电阻率低、易刻蚀和易低温制备等优点，已得到大规模的工业化生产与应用。铟（In）是一种稀有元素且有毒，市场对透明导电薄膜的巨大需求和In资源的极度稀缺成为巨大反差。近年来出现的氧化锌（ZnO）薄膜是一种新型的Ⅱ-Ⅵ族直接带隙宽禁带氧化物半导体材料，其原材料丰富、价格低廉、无毒、化学性质稳定。经掺杂后的ZnO薄膜具有优良的光电性质，成为最有竞争力的透明导电薄膜。 采用直流磁控溅射法在载波片上制备了 Al-Zr共掺杂 ZnO透明导电薄膜，用 XRD和SEM分析和观察了薄膜样品的组织结构和表面形貌。研究了溅射功率、溅射压强、溅射时间、靶基距对薄膜的结构、光学和电学性能的影响。结果表明，制备的Al-Zr共掺杂ZnO透明导电薄膜为六角纤锌矿结构的多晶薄膜，且具有C轴择优取向。在最优制备参数下制备的样品薄膜的电阻率有最小值1.05×10-3Ω·cm，在可见光区（500～800 nm）平均透过率超过90％。 采用直流磁控溅射法在载玻片上制备了Zr-Ga共掺杂ZnO透明导电薄膜，用XRD和SEM分析和观察了薄膜样品的组织结构和表面形貌。研究了制备参数对薄膜样品微结构、光学和电学性能的影响。结果表明，制备的Zr-Ga共掺杂 ZnO透明导电薄膜为六角纤锌矿结构的多晶薄膜，且具有 C轴择优取向。在最优制备的样品薄膜的电阻率有最小值1.98×10-4Ω·cm，在可见光区（500～800 nm）平均透过率超过90%。Zr-Ga共掺杂 ZnO薄膜的光学带隙明显大于纯净 ZnO的光学带隙（3.34 eV）。所制备的Zr-Ga共掺杂 ZnO透明导电薄膜具有优良的光学和电学性能。
共掺杂;氧化锌;透明导电薄膜;磁控溅射;电学性能
山东理工大学
硕士
材料学
袁玉珍
2011
中文
TN304.21
83
2015-07-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）