厚度对掺铝氧化锌透明导电薄膜性质的影响.pdfVIP

第40卷第12期 辽 宁 化 工 vo]．40．No．I2 2011年12月 Chemical December。201l Liaoning Industry 厚度对掺铝氧化锌透明导电薄膜性质的影响 张天宝1，李金培2 (1．山西农业大学文理学院，山西晋中030801；2．中国科学院理化技术研究所，北京100190) 摘 要：采用紫外光助溶胶一凝胶法在玻璃基底卜制备了掺铝氧化锌薄膜。研究了厚度对薄膜性质 的影响，结果表明：所有薄膜均由具有r轴优先生长取向的六角纤锌矿结构的ZnO晶体构成，晶体的 粒径随厚度魄增加而先增大，达到最大值后，不再随厚度的增加而改变；薄膜的方阻随厚度的增加先 减小，在达到最小值2．1×102n／口后，随厚度的增加又略有增大；而所有薄膜均是透明的，在可见光 区的透光率80％。 关键词：厚度；掺铝氧化锌；透明导电；薄膜 132．4+1 1004—0935(201 中囝分类号：TQ 文献标识码：A 文章编号： 1)12—1226—04 ZnO是一种宽禁带Ⅱ一VI族半导体材料，室温因素，所以，薄膜的性质必然会随薄膜的厚度而发 下带隙宽度为3．37eV，在可见光区具有高的透光 生变化。因此，为了确定最佳的薄膜厚度，得到性 率，同时有高的压电常数、较大的光电耦合系数和 质优良的AZO薄膜，本文研究了不同厚度(及不同 meV 室温下较高的激子束缚能(60 o由于氧化锌 层数)的薄膜，其结构、电学和光学等性质随厚度 的优良物理性能，使其在太阳能电池、气敏传感器、 的变化规律。 光波导器件、表面声学装置及压电传感器和变阻器 1实验部分 方面具有广泛的应用前景。而通过掺杂制备的氧化 锌基透明导电薄膜由于其优良的光学性质和电学性 1．1仪器与试剂 质，以及原材料的廉价和无毒被认为是传统透明导 仪器：DSFoucusX射线粉末衍射仪：德国Bruker 电薄膜(ITO)的最佳替代晶。主要的掺杂元素有公司；13立U一2001紫外可见分光光度计：日本日 III A的B、Al、In和Gaf¨J，此外一些过渡元素(如立公司；SX一4—10箱式电阻炉：上海树立仪器仪表 Nb、Sc、Ti等15。71)也被报道作为掺杂源，其中销掺有限公司。自制的平板加热器。 zinc oxide，AZO)薄膜试剂：乙酸锌(分析纯，天津市津科精细化工 杂氧化锌(Aluminum—doped 研究较多。 研究所)；硝酸铝(分析纯，汕头市西陇化工厂)； AZO薄膜的方法丰要有：磁控溅射法|8l、脉冲乙二醇独甲醚(分析纯，天津市津科精细化工研究 激光沉积法191、溶胶一凝胶法”0’11’、化学气相沉积法”21、所)；乙醇胺(分析纯，汕头市西陇化工厂)；浓硫 喷涂热分解法””等。其中溶胶一凝胶法由于其独特的 酸(分析纯，北京化工厂)；氢氧化钠(分析纯，北 优势被大家认为是一种非常合适的制备AZO薄膜 京化T厂)；丙酮(分析纯，北京化工厂)；无水乙 的方法。在我们前期的工作中将紫外光照射与溶胶 醇(分析纯，北京化1=厂)o 一凝胶法结合，研究了掺杂浓度、退火、紫外光照 1．2溶胶的制备 5。。由于在 称取2．75 射等制备条件对AZO薄膜性质的影响”4’1 mL的锥形瓶中，加