掺铝氧化锌ZAO(ZnO∶Al)薄膜研究 .pdfVIP

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２００７年９月安徽大学学报（自然科学版）Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ２００７

第３ｌ卷第５期ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｈｕｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎＶ０１．３ｌＮｏ．５

掺铝氧化锌ＺＡＯ（ＺｎＯ：Ａ１）薄膜研究

李村，权传斌，徐洪耀，何金花，张现利

（安徽大学化学化工学院，安徽省绿色高分子材料重点实验室，安徽合肥２３００３９）

摘要：描述ＺＡＯ（ＺｎＯ：Ａ１）薄膜的晶体结构，论述ＺＡＯ薄膜的光学、电学性质与其结构的关系，介

绍了掺铝氧化锌ＺＡＯ薄膜的各种制备方法，并总结了ＺＡＯ薄膜在各种领域中的应用．提出了薄膜材料

研究的关键问题以及今后的发展方向．

关键词：掺铝氧化锌；制备；光电性能；廊Ｊ１Ｊ

中图分类号：Ｏ６１１．６２文献标识码：Ａ文章编号：１０００—２１６２（２００７）０５—００８２—０５

２０世纪７０年代末人们开始关注一种新型的透明导电材料一掺铝氧化锌ＺＡＯ（ＺｎＯ：Ａ１）薄膜．ＺＡＯ

薄膜是一种透明导电膜，在可见光范围内具有很高的透过性（Ｔ％＞８０），近中红外光范围内具有很高的

反射率（Ｒ％＞６０）及优良的导电性（Ｐ＜１０Ｑ・ｃｍ）等．因此该薄膜具有与ＩＴＯ（Ｉｎ：Ｏ。：Ｓｎ）薄膜相比拟

的光学和电学特性，而且制备工艺简单、价格低、无毒和稳定性好等性能特征，逐渐成为ＩＴＯ薄膜的

最佳替代材料，并作为新一代透明导电材料引起广泛的关注．目前，ＺＡＯ薄膜的制备方法比较成熟的

有：磁控溅射法、化学气相沉积法、溶胶一凝胶法、脉冲激光沉积法、喷雾热解法、真空蒸镀法等，而近年

来像分子束外延法、气相外延法、原子层外延法、离子镀法也得到了迅速发展．ＺＡＯ薄膜在军事、航空航

天及民用光电器件方面具有很广泛的应用前景．本文论述了透明导电膜ＺＡＯ制备方法、结构、光电性能

及其应用．

１ＺＡＯ膜的结构

ＺＡＯ薄膜的微结构研究结果表明：各种方法制备的ＺＡＯ薄膜是一种典型的纤锌矿结构（即ＺｎＯ六

方纤锌矿型晶体结构）材料Ｊ，如图１所示．优质的ＺＡＯ薄膜具

有Ｃ轴高度择优生长众多品粒，每个晶粒都是生长良好的六方

形纤锌矿结构，按照一般结晶学模型，氧化锌晶体是由氧离子

的六方密堆积（ＨＣＰ）和锌离子的六方密堆积（ＨＣＰ）反向嵌套

而成的．品格常数０＝０．３２５ｎｍ，Ｃ＝０．５１２ｎｍ，配位数为４：４，

即每个锌离子都位于四个相邻的氧离子所形成的四面体间隙

中，但只占据其中半数的氧四面体问隙，氧离子的排列情况与

锌离子相同．但随着制备条件的变化其多品结构的主取向也不

种④Ｏ

同，品格常数也稍有变动，并且不同的退火温度对衍射峰的强

图ＺｎＯ的１纤维矿晶体结构

度及晶粒的大小有较大影响．

２ＺＡＯ薄膜的性能

２．１ＺＡＯ薄膜的导电机理及电学性质

在六方氧化锌结构中掺入Ａｌ时，由于铝的离子半径（ｒ＝０．０５７ｎｍ）比锌的离子半径

（ｒ＝０．０８３ｎｍ）小，销离子容易成为替位质点占据锌离子的位置，铝原子也容易成为间隙质点而存在．

作为ＩＩＢ—ＶＩＡ族元素原子可以分别占据ＩＩＩＡ族元素和ＶＩＩＡ族元素的位置而起施主作用，如在ＺｎＯ薄

收稿日期：２００６一ｌ２—２７

基金项目：安徽省优秀青年基金资助项目；安徽省高层次优秀人才研究奖励基金资助项目（２００４Ｚ０２７）

作者简介：李村（１９６９一），男，安徽巢湖人，安徽大学副教授，博士．