鋁離子摻雜氧化鋅薄膜的溶膠-凝膠法制備及性能.pdf

1、目前，薄膜材料已成為微電子學(xué)、光電子學(xué)、材料表面改性、傳感器和太陽能利用等許多新型交叉學(xué)科的重要的材料基礎(chǔ)。其中，透明導(dǎo)電氧化物薄膜材料因其大的載流子濃度和光學(xué)禁帶寬度而具有優(yōu)良的光學(xué)性能和導(dǎo)電性能，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，比如應(yīng)用于太陽能電池、平板顯示器的透明電極、電磁防護屏等方面。
　　 ZnO薄膜由于具有優(yōu)異的壓電、光電、壓敏等特性，原材料在自然界中的儲量豐富、易于制造、成本低廉、無毒和化學(xué)穩(wěn)定性好，近年來受到廣泛的關(guān)注，特別是

2、Al3+摻雜的ZnO薄膜（簡稱ZAO或AZO）。
　　 常用的制備氧化物透明導(dǎo)電薄膜的工藝有磁控濺射、化學(xué)氣相沉積、真空蒸發(fā)和溶膠-凝膠法。比較這些方法，溶膠-凝膠法具有工藝簡單，成分易于控制，成本低廉和工藝參數(shù)易控等優(yōu)點。
　　 因此，本論文運用室溫溶膠-凝膠技術(shù)和熱處理工藝，在載玻片上制備出Al離子摻雜的ZnO薄膜。采用X射線衍射(XRD)和掃描電子顯微鏡(SEM)對薄膜的成分、結(jié)構(gòu)和形貌進行了表征；通過紫外-可見光

3、分光光度計對薄膜的透光性能進行了研究。
　　 結(jié)果表明，所制備的氧化鋅薄膜為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)，沿C軸方向擇優(yōu)生長；沒有發(fā)現(xiàn)鋁離子的摻雜對氧化鋅的基本結(jié)構(gòu)的改變；所摻雜的Al離子為取代鋅離子的替位摻雜；熱處理后，氧化鋅顆粒為六角形針（柱）狀形貌；隨著熱處理溫度的升高，薄膜的透光率增加；經(jīng)600℃熱處理后的氧化鋅薄膜，隨著鋁離子摻雜濃度的增加，透光率先增加后變小，并在鋁離子摻雜濃度為2％時，透光率達到最大值；鋁離子摻雜濃度較大時，晶格