zno-sno2透明導電薄膜光電特性研究【文獻綜述】

1、畢業(yè)設計文獻綜述畢業(yè)設計文獻綜述電氣工程與自動化電氣工程與自動化ZnOSnO2ZnOSnO2透明導電薄膜光電特性研究透明導電薄膜光電特性研究摘要：隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，透明導電薄膜材料被廣泛應用于半導體集成電路、平面顯示器、抗靜電涂層等諸多領(lǐng)域，市場規(guī)模巨大。ZnOSnO2膜能夠同時具有ZnO膜的穩(wěn)定性和SnO2膜優(yōu)良的電學性能而作為一種全天候的透明導電材料，性能優(yōu)良的ZnOSnO2復合透明導電材料將有更加廣闊的發(fā)展前景。關(guān)鍵詞關(guān)

2、鍵詞：透明導電材料；氧化鋅；氧化錫；折光率；電阻率一、一、課題研究的背景課題研究的背景自然界中往往透明的物質(zhì)不導電如玻璃、水晶、水等，導電的或者說導電性好的物質(zhì)往往又不透明如金屬材料、石墨等。但是在許多場合恰恰需要某一種物體既導電又透明例如液晶顯示器、等離子體顯示器等平板顯示器和太陽能電池光電板中的電極材料就是需要既導電又透明的物質(zhì)。透明導電薄膜是薄膜材料科學中最重要的領(lǐng)域之一，它的基本特性是在可見光范圍內(nèi)，具有低電阻率，高透射率，也就

3、是說，它是一種既有高的導電性，又對可見光有很好的透光性，而對紅外光有較高反射性的薄膜。正是因為它優(yōu)異的光電性能，它被廣泛的應用在各種光電器件中，例如：平面液晶顯示器（LCD），太陽能電池，節(jié)能視窗，汽車、飛機的擋風玻璃等。自從1907年Badeker制作出CdO透明導電薄膜以后，人們先后研制出了In2O3，SnO2，ZnO等為基體的透明導電薄膜[1]。透明導電膜有很多種，但是氧化物膜占主導地位，透明導電膜把物質(zhì)的透明性和導電性這一矛盾的

4、雙方統(tǒng)一起來，透明導電膜以其接近金屬的導電率，可見光范圍內(nèi)的高透光率，廣泛應用于太陽能電池，顯示器，氣敏元件等領(lǐng)域。比如ITO薄膜以其優(yōu)異的光電性能，在薄膜晶體管制造、平板液晶顯示、太陽電池透明電極等方面有廣泛應用，并有著一定的市場規(guī)模。經(jīng)過近一個世紀的發(fā)展、目前透明導電膜主要有金屬膜系、TCO、其他化合物膜系、高分子膜系等。目前世界研究最多的是摻錫In2O3（簡稱ITO）透明導電薄膜，摻鋁ZnO（簡稱AZO）透明導電薄膜。同時，人們還

5、開發(fā)了CdInO4、Cd2SnO4、Zn2SnO4等多元透明氧化物薄膜。ZnOSnO2是一種金屬氧化物膜，有許多文獻報道，因其資源豐富、價格便宜、無毒進一步研究的空間大，有望替代ITO薄膜，從而解決銦資源短缺的困擾。二、二、ZnOSnO2復合膜的發(fā)展現(xiàn)狀復合膜的發(fā)展現(xiàn)狀1.SnO2基薄膜基薄膜SnO2（Tinoxide，簡稱TO）是一種寬禁帶半導體材料，其禁帶寬度Eg=3.6eV，n型半導體。本征SnO2薄膜導電性很差，因而得到廣泛應用

6、的是摻雜的SnO2薄膜。對于SnO2來說，五價元素圖二：不同鋅錫配比的XRD衍射圖譜圖二為500攝氏度條件下，鋅錫比為1012、912、612樣品的X射線衍射圖譜，在衍射角為26.40、33.76和51.64位置出現(xiàn)三個較強的衍射峰，分別別對應SnO2（110）、（101）和（211）晶面。進一步比較不同鋅錫配比下所得樣品的XRD圖譜可以發(fā)現(xiàn)，隨著鋅含量的增加，各個衍射峰的強度逐漸增強，半高度減小，晶粒逐漸發(fā)育完全，薄膜的結(jié)晶度越來越高

7、，鋅含量對薄膜的結(jié)晶質(zhì)量影響很大[4]。錫酸鋅有兩種晶相，即尖晶石結(jié)構(gòu)的Zn2SnO4和鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的ZnSnO3，并且Zn2SnO4的電阻率大于ZnSnO3的電阻率。采用磁控濺射法在400攝氏度的襯底溫度下制備的Zn2SnO4薄膜，電阻率為5102Ωcm，可見光平均透過率大于80%[5]。4.ZnOSnO2復合膜的制備方法復合膜的制備方法目前ZnOSnO2復合膜的制備方法多種多樣，溶膠乳化法、化學氣相蒸淀法、射頻磁控濺射[6]、等離子體

8、增強化學氣相淀積、溶膠凝膠法[7]、沉淀法(化學沉淀法、均一沉淀法、共沉淀法[8])、水熱合成法[9]等方法。雖然方法有很多，但是由于條件控制，實驗設備，產(chǎn)物純度，分散性、粒度控制等諸多因素的影響，因此水熱合成法由于其突出的優(yōu)勢脫穎而出，倍受國內(nèi)外研究學者重視。水熱合成是指溫度為100～1000℃、壓力為1MPa～1GPa條件下利用水溶液中物質(zhì)化學反應所進行的合成。在亞臨界和超臨界水熱條件下由于反應處于分子水平反應性提高因而水熱反應可以

9、替代某些高溫固相反應。又由于水熱反應的均相成核及非均相成核機理與固相反應的擴散機制不同因而可以創(chuàng)造出其它方法無法制備的新化合物和新材料。5.ZnOSnO2復合膜研究過程中的不利因素復合膜研究過程中的不利因素盡管ZnOSnO2復合膜具有很多優(yōu)點，但是也存在一定的缺點，如在摻雜方面，雖然摻雜的二氧化錫表現(xiàn)出比純的二氧化錫更高的靈敏度，但是導電性卻有所降低，另外，復合膜雖然比純凈的氧化鋅有更好的多孔微觀結(jié)構(gòu)，但是穩(wěn)定性卻有所不如[10]。為了