Sol-gel法摻雜導電ZnO薄膜及其低溫氮氣熱處理.pdf

1、ZnO薄膜是一種直接寬帶隙半導體材料，具有多種用途，可廣泛的應(yīng)用于太陽能電池、壓電薄膜、光電器件、氣敏器件和紫外探測器等方面。其特性可通過適當?shù)膿诫s來調(diào)劑。通過適量摻雜的ZnO透明導電薄膜具有優(yōu)異的光電性能，能在太陽能電池、液晶顯示器等多種電器設(shè)備中被用作透明導電電極。 本課題研究的主要目的是探索Sol-Gel法制備摻Al的ZnO透明導電薄膜在氮氣中的穩(wěn)定性和Sol-Gel法制備摻Li的ZnO透明導電薄膜的摻雜比和涂膜層數(shù)對薄膜

2、導電率和透光率的影響。 本文通過溶膠-凝膠法在載玻片上成功地制備出Al3+、Li+摻雜型ZnO薄膜。所用的溶膠以乙二醇甲醚為溶劑，醋酸鋅為前驅(qū)體，單乙醇胺為穩(wěn)定劑經(jīng)加熱攪拌制得；薄膜經(jīng)烘干、預處理、氮氣熱處理后形成均勻透明的ZnO薄膜。 利用XRD、SEM、XPS、UV-VIS和四探針測試儀對薄膜的結(jié)構(gòu)和光電特性進行了研究。結(jié)果表明，摻雜物、摻雜量、熱處理溫度、涂膜層數(shù)和熱處理氣氛對ZnO薄膜光電性能均有不同程度的影響。

3、 適當增加摻雜量能提高薄膜的電導率，過多的摻雜反而會降低電導率：不同的摻雜物對氮氣中處理后的薄膜穩(wěn)定性有較大影響，摻Al的薄膜穩(wěn)定性很好，而Li的簿膜則較差； 增加涂膜層數(shù)均能增加薄膜的厚度，并導致薄膜電導率的提高，同時也降低了薄膜的透射率； 摻雜量和熱處理氣氛對薄膜在可見光范圍內(nèi)透射率影響不大； 熱處理氣氛的不同直接影響了薄膜的導電性，在氮氣中300℃可得到電導率高的薄膜。 本實驗制備的薄膜表面

4、致密結(jié)構(gòu)，晶粒大小均勻，方阻最低為270Ω/□，可見光透射率最大為83％。 溶膠-凝膠方法制備AZO薄膜的最佳工藝條件為：溶膠濃度0.6mol/L、摻雜Al量1at％、鍍膜層數(shù)15層、預處理溫度450℃、空氣氣氛熱處理溫度為550℃、氮氣熱處理溫度為300℃；溶膠-凝膠方法制備LZO薄膜的最佳工藝條件為：溶膠濃度0.6mol/L、摻雜Li量2.3at％、鍍膜層數(shù)10層、預處理溫度450℃、空氣氣氛熱處理溫度為550℃、氮氣熱處理