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氧化锌铝的典型性能与研究进展

王志勇;彭超群;王日初;王小锋;刘兵

【摘要】TheAl-doped-ZnO(ZAO)isakindofcomplexoxide

semiconductorwithwideapplicationprospectanddevelopment

potentiality.Thetypicalproperties,suchastransparentconductivity,

photoluminescenceandinfraredreflection,wereintroduced.Several

synthesisprocesses,suchassol-gelmethod,hydrothermalmethod,

refluxingmethodandco-precipitationmethod,werediscussed.The

preparationprocessesofZAOwereexpounded.Thepreparation

technologies,namelysol-gelmethod,metalchemicalvapordeposition,

magnetronsputtering,pulsedlaserdepositionandthermalsprayofZAO

filmswereanalyzed.Finally,thedirectionsofresearchanddevelopment

weredescribed.%氧化锌铝是一种具有广阔应用前景和发展潜力的复合氧化物半

导体材料.介绍ZAO材料的透明导电性、光致发光和红外发射等典型性能；讨论溶

胶-凝胶法、水热法、沸水回流法和共沉淀法等粉体制备方法；阐述ZAO靶材

的制备方法；分析溶胶-凝胶、金属化学气相沉积、磁控溅射、脉冲激光沉积和热

喷雾分解等ZAO薄膜的制备技术；最后指出ZAO的发展方向.

【期刊名称】《中国有色金属学报》

【年(卷),期】2012(022)002

【总页数】11页(P416-426)

【关键词】氧化锌铝;典型性能;制备技术;粉体;靶材;薄膜

【作者】王志勇;彭超群;王日初;王小锋;刘兵

【作者单位】中南大学材料科学与工程学院,长沙410083;中南大学材料科学与工

程学院,长沙410083;中南大学材料科学与工程学院,长沙410083;中南大学材料科

学与工程学院,长沙410083;中南大学材料科学与工程学院,长沙410083

【正文语种】中文

【中图分类】TU214

随着半导体、计算机和太阳能等领域的迅速发展，透明导电氧化物(TCO)薄膜由于

兼有优越的光学、电学性能，可广泛应用于透明电极、液晶显示器(LCD)、等离子

显示器(PDP)、有机发光二极管(OLED)等高清晰平板显示器，太阳能电池和各种光

电设备中[1]。此外，TCO也可应用于气敏元件、红外辐射反射镜、低辐射镀膜玻

璃、抗静电涂层和防冰除霜功能玻璃等领域[2]。目前，工业上广泛应用的透明导

电薄膜是ITO薄膜，但它价格昂贵，高温下光透过率较低，在氢等离子体中容易

被还原，应用到太阳能电池中使电池的效率降低。ZnO薄膜原料丰富，价格低廉，

电阻率和可见光平均透射率可分别达到10−4Ω·cm和85%，在氢离子气氛中比

ITO稳定，不仅能制成良好的半导体和压电薄膜，也能通过掺杂制成良好的透明导

电薄膜，完全可以作为ITO薄膜的替代材料[3]。

目前，具有高电阻率和高度方向性的ZnO薄膜可以用于超高频电声传感器；中等

大小电阻率的ZnO薄膜是一种n型半导体，它与一种适宜的p型半导体相结合可

以在太阳能光电转换领域中作为一种异质结；低电阻率的ZnO薄膜在可见光谱区

具有高透射率，可在光电显示领域用来作为透明电极[4]。同时，在ZnO中掺入

Ga2+[5]、Al3+[6]、Co2+[7]、Er3+[8]或F[9]能改善ZnO膜的光学和电学性能。

其中，Al掺杂ZnO的ZAO薄膜的研究最广泛深入，在太阳能电池中得到部分应

用。制备透明导电薄膜的方法有溶胶−凝胶法、金属有机化学沉积法、磁控溅射法、

脉冲激光沉积法和喷雾热分解法，但常用的方