陈雯雯[1]2007年在《溶胶—凝胶法制备Al掺杂ZnO（AZO）薄膜及其性能研究》文中进行了进一步梳理透明导电氧化物薄膜因其具有低的电阻率和在可见光范围内高的透射率，在太阳能电池、液晶显示等领域获得了广泛应用。透明导电氧化物薄膜主要包括SnO_2、In_2O_3、ZnO及上述氧化物的掺杂系列。ZnO薄膜由于具有优异的压电、光电、气敏、压敏等特性，近年来受到广泛关注。Al~(3+)掺杂的ZnO(简称AZO)薄膜因其具有优良的光电性能已成为研究热点之一。本文以二水合醋酸锌(Zn(CH_3COO)_2·2H_2O)作为前驱体，乙二醇甲醚(C_3H_8O_2)作为溶剂，乙醇氨(HOCH_2CH_2NH_2)作为稳定剂，采用溶胶—凝胶法在玻璃基体上制备了AZO薄膜。主要研究了掺杂浓度(0％～12％)、退火温度(400℃～600℃)以及退火气氛(空气、氢气和氩气)对薄膜晶体结构、透射率及电阻率的影响。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、光谱仪、四探针测试仪等对制各的AZO薄膜进行了表征和性能研究。研究表明：采用溶胶—凝胶法所制备的AZO薄膜为纤锌矿型结构，退火温度为500℃时薄膜择优取向最强。不同浓度的Al~(3+)掺杂(1at％～12at％)均能提高其导电性能，掺杂浓度为2％时，薄膜电阻率最低。退火温度与退火气氛对薄膜的电阻率也有明显的影响。掺杂浓度为2％时，空气中不同温度下退火处理，500℃下薄膜电阻率最低，为5.180×10~(-1)Ω·cm；500℃下不同气氛处理，氢气中退火处理的薄膜电阻率最低，为2.238×10~(-1)Ω·cm。退火温度与退火气氛对薄膜的透射率影响不大，薄膜在可见光区的透射率均在85％到90％左右。
孙福来[2]2008年在《溶胶—凝胶法制备ZnO掺杂导电薄膜的研究》文中提出ZnO是Ⅱ-Ⅵ族直接宽禁带化合物半导体材料,室温下禁带宽度为3.37eV,激子束缚能为60meV。ZnO薄膜以其优良的压电性能、透明导电性能等使其在太阳能电池、压电器件、表面声波器件、气敏元件等诸多领域得到广泛应用,在紫外探测器、LED、LD等领域有着巨大的发展潜力。ZnO:Al薄膜具有与ITO薄膜相比拟的对可见光的高透过率和高电导,在氢等离子体的稳定性高,已成为替代ITO透明导电薄膜的研究热点。另外ZnO的P型掺杂也是近年来研究的另一个热点和难点问题。本论文介绍了ZnO掺杂导电薄膜研究的国内外最新进展,并综述了ZnO薄膜的主要生长技术及原理。本论文采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)工艺,以乙醇和乙二醇甲醚为混合溶剂,醋酸锌为前驱体,乙醇胺为稳定剂反应制得溶胶,用浸渍提拉法和旋转涂敷法在普通石英玻璃基体上镀膜,经干燥、预热处理、退火,最后形成均匀、透明导电的多晶ZnO薄膜。对ZnO结构进行模拟计算,该计算基于密度泛函理论,采用第一性原理赝势法,计算程序选用Materials Studio软件,采用(2×2×1)个ZnO的原胞,16个原子构成的超晶胞。结果表明:掺Al~(3+)替代Zn~(2+)位使ZnO能带出现施主能级,对ZnO薄膜光电性能有所改善;掺Ag~+和掺Li~+替代Zn~(2+)位使ZnO能带出现深受主能级,Zn~(2+)在间隙位的本征缺陷以及Ag~+、Li~+出现在间隙位的掺杂缺陷会对受主能级产生补偿作用,这使得单纯的掺Ag~+和Li~+很难获得理想的P型掺杂ZnO。运用X射线衍射谱(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、四探针、以及紫外-可见分光光度计(UVS)等测量手段对样品的结构和光电特性进行了表征。结果表明:所制备ZnO:Al薄膜为六方纤锌矿结构,具有高度c轴择优取向,表面均匀、致密,薄膜由许多网状晶粒组成,薄膜可见光透过率平均可达80%,Al~(3+)掺杂量的增大导致光学能隙增大,电阻率在4.88×10~(-1)～2.24×10~(-4)Ω·cm范围内。ZnO:Li薄膜同样具有六方纤锌矿结构和c轴择优取向,电阻率要高于ZnO:Al薄膜,电阻率在90～1.53×10~(-1)Ω·cm范围内。采用L_9(3~4)正交实验对ZnO:Al薄膜的Al~(3+)掺杂量、镀膜层数、预热处理温度、退火温度等工艺参数进行优化,通过分析得出镀膜15层,掺Al~(3+)量2%at,热处理温度250℃,退火温度600℃为最优组合。研究ZnO:Al薄膜表面形貌与导电性的关系,结果表明薄膜表面网状结构越密集,导电性越好。
房东玉[3]2013年在《掺杂ZnO薄膜的结构、表面形貌及光学性能的研究》文中认为ZnO是一种直接带隙宽禁带半导体材料，具有较高的激子束缚能，优良的光电性能，良好的气敏压敏性能及较高的化学稳定性和热稳定性等。自然状态下，本征ZnO薄膜的电学和光学性能低，因此通过掺杂和优化制备工艺条件等手段可以改善ZnO薄膜的光电性能，使其应用于光电器件领域。本文采用溶胶-凝胶法和改进Pechini法在石英玻璃基底上分别制备了Al掺杂、Mg掺杂、Mg-Al共掺杂ZnO薄膜及其复合薄膜。研究了产物的结构、表面形貌及光学性能。主要研究内容及结果如下：(1)研究了溶胶浓度、Al掺杂量、退火温度及薄膜厚度对Al-ZnO(AZO)薄膜微观结构及光学性能的影响。结果表明：Al掺杂并未改变ZnO薄膜的晶体结构，且其结晶质量随Al掺杂浓度的增加而降低。在可见光区域内，AZO薄膜的平均光学透过率在90%以上。当Al掺杂浓度从0%增加到9%时，AZO薄膜的光学带隙从3.283eV增加到3.352eV。室温下的PL谱表明AZO薄膜的缺陷发射峰随Al掺杂浓度的增加从610nm的橙光蓝移到584nm的黄光。(2)研究了溶胶浓度、Al掺杂量、退火温度及薄膜厚度对Mg-Al-ZnO(MAZO)薄膜结构及光学性能的影响。结果表明：Al、Mg共掺杂也未改变ZnO薄膜的晶体结构，产物薄膜随退火温度的增加而沿（101）晶面择优取向生长，且晶粒尺寸从20.58nm增大到42.26nm。EDS谱表明MAZO薄膜含有Zn、Mg、Al、O元素。当退火温度从500C增加到800C时，MAZO薄膜的光学带隙从3.348eV减小到3.304eV。室温下的PL谱表明随退火温度的增加，紫外发射峰从372nm红移到379nm，而可见光发射峰从598nm的黄橙光蓝移到527nm的绿光。(3)研究了MAZO/ZnO及MAZO/AZO多层薄膜的微观结构及光学性能。结果表明：MAZO/AZO复合薄膜具有沿（002）晶面方向择优取向生长特性。该种复合薄膜在可见光区的平均光学透过率仍在90%以上，但明显地抑制了可见光区的光发射，并促进了产物的紫外发光。(4)采用改进Pechini法在石英玻璃上制备了Mg-ZnO(MZO)薄膜。结果表明：低于10%浓度的Mg掺杂ZnO薄膜均具有六方纤锌矿结构，且随Mg离子掺杂量的增加，(002)衍射峰向高角方向移动。在可见光区域内，MZO薄膜的平均光学透过率在90%以上。光学带隙随Mg离子掺杂量的增加从3.36eV增大到3.66eV。室温下的PL谱表明当Mg掺杂浓度从3%增加到10%时，MZO薄膜的绿光发射峰从522nm红移到550nm，且绿光发射峰强度逐渐增强。
巩锋[4]2003年在《溶胶—凝胶法制备Al~（3+）：ZnO薄膜及其性能研究》文中研究表明ZnO薄膜是一种新型的Ⅱ-Ⅵ族直接宽带隙化合物半导体材料。室温下禁带宽度为3.37eV，激子束缚能为60meV，具备了室温下发射紫外光的必要条件，在紫外探测器、LED、LD等领域有着巨大的发展潜力；ZnO薄膜以其优良的压电性能、透明导电性能等使其在太阳能电池、压电器件、表面声波器件、气敏元件等诸多领域得到广泛应用。本文采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)工艺在普通Na-Ca-Si玻璃基片上成功地制备出Al~(3+)掺杂型ZnO薄膜。所用的溶胶是以乙二醇甲醚为溶剂，醋酸锌为前驱体，乙醇胺为稳定剂反应制得，用浸渍提拉法在基体上镀膜，经烘烤、预烧、退火，最后形成均匀、透明的多晶ZnO薄膜。采用L9(34)正交实验对制备工艺参数进行优化，通过分析得较优的制备工艺参数；摸索出一整套独特的基片清洗、干燥方法—洗涤剂清洗、红外灯烘干法。通过DTA分析，探讨了溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜的化学机理。利用XRD、SEM以及UVS光谱仪等分析方法对薄膜进行了研究，结果显示，所制备的薄膜为六方纤锌矿型结构，具有高C轴择优取向性；表面均匀、致密，薄膜材料由许多星状晶粒组成，晶粒尺寸大约为10-30nm左右；薄膜可见光透过率平均可达90%；对薄膜厚度以及电学性能进行了测定后发现：单次镀膜厚度约为75-240nm，Al~(3+)离子掺杂型氧化锌薄膜的电阻率在3.015×102-3.96×103Ω·cm范围内；分别研究了掺杂浓度、提拉速度、预烧温度、退火温度等工艺参数对薄膜厚度和电阻率的影响。
周鸣鸽[5]2009年在《溶胶—凝胶法制备掺杂ZAO透明导电薄膜的微观结构和光电性能的研究》文中提出氧化锌(ZnO)作为一种宽禁带半导体材料(晶体常数a=0.3250nm,c=0.5206nm,室温下的禁带宽度约为3.30Ev,激子束缚能约为60mev),具有优异的压电,光电,气敏,压敏等特性,尤其是引入少量杂质通常能诱导明显的电学和光学特性变化。目前通过掺杂来调节或改善其性能是ZnO薄膜研究的热点之。其中以掺铝ZnO薄膜(简称ZAO)的研究最为广泛。制备ZAO薄膜的技术很多,包括射频溅射、分子束外延、电子束反应蒸发沉积以及溶胶.凝胶法等。溶胶-凝胶法具有工艺设备简单,膜均匀性好、化学计量比容易控制、易掺杂和降低成本等优点。本论文采用溶胶-凝胶法浸渍提拉涂膜技术,在石英基片上生长了结晶质量较好,取向性好的ZAO薄膜;并通过多组正交实验设计,摸索薄膜的制备工艺最优化组合,即Al~(3+)掺杂量为1at.%,溶胶浓度为0.8mol/L,涂膜层数八层,500℃还原气氛(N_2:H_2=96:4)退火得到质量最好的薄膜,薄膜电阻率为1.275×10~(-3)Ω·cm,可见光区平均透光率达到84%;然后为了进一步提高薄膜性能,在ZAO透明导电薄膜中制备过程中又分别掺杂Sn和La元素,制备出两种双掺杂的新型ZAO透明导电薄膜(ZAO:La和ZAO:Sn)。运用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、四探针和紫外-可见分光光度仪等对样品的结构,微观形貌和光电特性进行了表征。结果表明:薄膜有很强的(002)晶面择优取向生长趋势,具有ZnO晶体的六角铅锌矿结构;退火温度越高,X射线(002)晶面衍射峰强度越强,越有利于薄膜晶粒生长,薄膜的晶粒尺寸越大,结晶越完整;ZAO薄膜的电阻率先随Al~(3+)掺杂量的升高而降低,后随Al~(3+)掺杂量的升高而增加;薄膜的电阻率随温度升高而降低,但温度过高电阻率电阻率有下降趋势,还原气氛退火与空气退火相比,使薄膜电阻率降低了约叁个数量级;Sn和La元素加入,有利于提高薄膜透光性能。
张丽丽[6]2013年在《溶胶—凝胶法制备ITO和AZO薄膜材料及其性能研究》文中认为透明导电氧化物薄膜是一种把导电性和透光性复合在一起的光电薄膜材料。它不仅具有高导电率和在可见光区范围内高透光率，而且它还会反射红外光，吸收紫外光。由于具有这些优异的光电特性，使它在液晶显示器、飞机和汽车的防雾和防结冰的玻璃窗、太阳能电池、气体传感器等领域得到广泛应用。透明导电氧化物薄膜主要包括SnO2、In2O3、ZnO及上述氧化物的掺杂体系。制备透明导电氧化物薄膜的方法有很多，主要有磁控溅射法、真空蒸发镀膜法、化学气相沉积法(CVD)、溶胶-凝胶法(Sol-Gel)和喷雾热分解法等。在工业上多数采用磁控溅射法,但这种方法具有设备比较昂贵，成本比较高和靶材利用率比较低的缺点。而溶胶-凝胶法则具有设备成本低，工艺比较简单和原材料价格低廉等优点,并且使用这种方法还可以大面积成膜。本论文采用溶胶-凝胶旋转涂膜法，分别以InCl_3·4H_2O和SnCl_4·5H_2O、(CH_3COO)_2Zn·2H_2O和AlCl_3·6H_2O为前驱物制备ITO薄膜和AZO薄膜。采用了X-射线衍射仪、扫描电镜、紫外-可见光分光光度计和四探针测试仪等对ITO薄膜和AZO薄膜的物相组分、表面形貌、对可见光的透射率和方块电阻进行测量与表征。并研究了不同退火温度、时间，不同掺杂溶度和镀膜层数等因素对ITO薄膜和AZO薄膜结构和光电性能的影响。实验结果：（1）随着热处理温度的增加，ITO薄膜的晶化特征越来越明显，晶体结构也越来越完整，薄膜的透射率逐渐增加，方块电阻先直线下降后逐渐升高，最佳退火温度为450℃。AZO薄膜的晶化特征也逐渐明显，晶体结构也逐步完整，薄膜的透射率逐渐增加，方块电阻逐渐减小，最佳退火温度为500℃。（2）随着热处理时间的增加，ITO薄膜的透射率先增加后减小，方块电阻先下降后升高，最佳热处理时间为60min。而AZO薄膜的透射率先增加后减小，方块电阻先下降后升高，最佳热处理时间为60min。（3）随着掺锡量的增加，ITO薄膜的透射率逐渐减小，方块电阻先减小后增大，最佳掺锡溶度为12wt%。AZO薄膜的透射率先增加后减小，方块电阻先下降后升高，最佳掺铝溶度为1at%。（4）随着镀膜层数的增多，ITO薄膜的透射率逐渐降低，方块电阻也逐渐降低，最佳镀膜层数为6层。而AZO薄膜的透射率逐渐降低，方块电阻也逐渐降低，最佳镀膜层数为8层。综上所述以及实验数据表明，利用溶胶-凝胶法制备ITO薄膜的最佳参数为：热处理温度和时间分别为450℃和60min；掺锡浓度为12wt%；镀膜层数为6层。而制备AZO薄膜的最佳参数为：热处理温度和时间分别为500℃和60min；掺铝浓度为1at%；镀膜层数为8层。
马正洪[7]2011年在《Ag~+、Li~+与Al~（3+）共掺杂ZnO薄膜的制备及性能研究》文中进行了进一步梳理ZnO是一种新型的Ⅱ—Ⅵ族宽禁带化合物半导体材料,晶体结构具有六角纤锌矿型,室温下禁带宽度为3.37eV,激子束缚能为60meV。ZnO薄膜的高电阻率与单一的C轴结晶择优取向决定了它具有良好的压电常数与机电耦合系数,可用于各种压电、压光、电声、声光器件和表面型气敏元件。不掺杂的ZnO薄膜的性能不是很稳定,通过掺杂不同的元素,可应用于还原酸性气体、可燃性气体、CH族气体探测器、报警器等。此外,它还在蓝光调制器、低损失率光波导、液晶显示、光催化、电子摄影机、热反射窗等领域具有潜在应用。ZnO薄膜以其性能多样、应用广泛和价格低廉为突出优势,又因为其制备方法多样、工艺简单,易于掺杂改性,并且与硅IC兼容,有利于现代器件集成化,代表着现代材料发展方向,是一种在高新技术领域及广阔的民用领域具有发展潜力的薄膜材料。另外ZnO的p型掺杂也是近年来研究的另一个热点和难点问题。本论文主要介绍了国内外最新的ZnO薄膜研究进展,并对ZnO薄膜的主要生长方法及结构性能等方面做了比较详细的说明。本实验主要采用Sol—gel法制备ZnO薄膜,研究制备工艺参数、退火温度、过渡层等因素对ZnO薄膜的结构、光学性能等的影响。主要研究内容为Sol-gel法制备Ag+-Al3+共掺和Li+-Al3+共掺薄膜以及制备工艺对ZnO薄膜性能的影响。因此本文研究Ag+和Al3+共掺杂以及Li+和Al3+共掺杂后ZnO透明导电薄膜的结构和光学性能。运用X射线(XRD)分析、能谱仪(EDS)、扫描电镜(SEM)、四探针法测电阻和紫外分光光度计(UVS)等测量手段对样品的结构和光电特性进行了研究。通过这些方法,我们得出：制备的ZnO:(Ag, Al), ZnO:(Li, Al)薄膜没有改变六方纤锌矿的结构,而且具备一定的C轴择优取向。薄膜表面均匀、致密,内部晶粒成网状,可见光平均透过率可达70%,相对与纯ZnO薄膜来说,掺杂离子的加入都会对透光率起到增强作用,但是随着Ag+,Li+含量的提高,薄膜的透光率逐渐降低,并且发生了红移现象,而对于弱掺杂Al离子来说,随着Al3+的含量逐步提高,吸收边发生了蓝移现象,薄膜的透光率在某一浓度达到最大,但是随后会伴随着Al3+的含量的增多趋于稳定或者下降。ZnO:(Li, Al)薄膜方块电阻经测试在20Ω/□左右。掺杂离子的加入以及镀膜层数的增加都会降低其方块电阻。通过对ZnO：(Li,Al)薄膜进行能谱分析,我们可知Al3+有效的掺杂替代Zn2+位。对ZnO:Ag, ZnO:Li薄膜的弱掺杂Al3+掺杂量、镀膜层数、退火温度等相关工艺参数进行优化,得出Ag-Al共掺杂制备ZnO薄膜的最佳工艺条件：溶胶浓度0.5 mol·l-1；Ag+掺杂浓度3%、Al3+浓度0.5%；提拉次数15次；干燥温度180℃；热处理温度500℃；热处理时间30min；冷却方式室温快速冷却。Li-Al共掺杂制备ZnO薄膜的最佳工艺条件：溶胶浓度0.5 mol·l-1；Li+掺杂浓度2.5%、Al3+浓度0.5%；涂覆层数25层；干燥温度180℃；热处理温度500℃；热处理时间30min；冷却方式室温快速冷却。
杨应湘[8]2013年在《Cu-Al共掺杂ZnO薄膜的制备及光学性能研究》文中研究指明ZnO是一种新型的直接带隙宽禁带Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体材料,其晶体的结构为六方纤锌矿结构,晶格常数为a=0.32495nm, c=0.52069nm,密度为5.606g/cm3,室温下禁带宽度为3.37eV,激子束缚能高达60meV,远远大于室温下的热离化能26meV。与ZnSe(22meV)、 GaN (24meV)和ZnS(40meV)比较,ZnO更适合于在室温或更高温度下实现高效率的激光发射,另外ZnO具有很高的热稳定性和化学稳定性,是理想的室温短波长发光材料。ZnO在光电、压电、热电、铁电等诸多领域都有优异的性能。由于这些优异的性质,使其具有广泛的用途和许多潜在的用途,如气敏传感器、透明导电膜、紫外探测器、发光器件以及薄膜晶体管等。本文综述了ZnO的基本性质、晶体中的本征缺陷及相互作用以及应用开发等几个方面,并对ZnO薄膜的主要生长方法、结构性能的表征、sol-gel法制备ZnO基薄膜的化学反应原理做了详细的叙述。采用溶胶-凝胶旋涂法在玻璃基片上制备ZnO:Cu-Al薄膜,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见分光光度计(UV-Vis)、荧光光谱仪(FL)系统的研究了不同掺杂离子浓度、溶胶浓度以及热处理温度对ZnO:Cu-Al薄膜的晶体结构、表面形貌和光学特性的影响。获得以下主要结论：(1)以Zn(CH3COO)2.2H2O为原料,无水乙醇CH3CH2OH作溶剂,二乙醇胺C4H11NO2作稳定剂,乙酸铜Cu(CH3COO)2.H2O和硝酸铝Al(NO3)3.9H2O作Cu和Al的掺杂剂。采用溶胶-凝胶旋涂法在玻璃基片上制备了ZnO:Cu-Al多晶薄膜,所有样品均为六方纤锌矿结构。(2)Cu离子的掺杂浓度影响着ZnO:Cu-Al薄膜(002)晶面衍射峰的强度和位置,随着Cu离子掺杂浓度的增加,ZnO:Cu-Al薄膜的透光率下降,光学带隙值逐渐减小,即出现红移现象。所有样品均观察到紫外发光峰和蓝光发光峰,分析发现Cu离子的掺入影响着短波发光的强度。综合透光性及发光性,当Cu离子的掺杂浓度为1%时,透光率达到81%左右,其蓝光发光峰的强度最强。对于弱掺杂的A1离子来说,A1离子的掺杂使得ZnO:Cu-Al薄膜c轴择优取向性减弱,晶粒尺寸减小,(002)晶面的20角向高角度方向偏移；随着Al离子掺杂浓度的增加,平均透射率均在80%以上,说明弱掺杂的A13+离子能够提高ZnO:Cu薄膜的透光性,样品的光学带隙较ZnO:Cu薄膜的被展宽；所有样均能观察到位于368nm、398nm左右的紫外发射峰和位于450nm、483nm左右的微弱蓝光峰以及位于468nm左右的相对较强的蓝光峰。当弱掺杂A13+离子的浓度为0.3%时,其透光率达到80%左右,且蓝光发光峰的强度得到增强。(3)同时经过500℃退火的ZnO:Cu-Al(1:0.3at.%)薄膜具有相对结晶完整的晶粒,适当的晶粒尺寸、致密均匀的微观组织结构,在可见光范围内具有较高的透光率(83.13%),且可见光的蓝光区域,其蓝光的发光强度最强。不同的溶胶浓度影响着薄膜的择优取向性以及发光峰的强度。综合掺杂离子浓度、退火温度、溶胶浓度对ZnO薄膜性能的综合分析,我们得出其最优的工艺参数为：在镀膜次数(6次)、退火时间(2h)、干燥温度(150℃)以及冷却方式为随炉冷却至室温等前提条件下,Cu离子的掺杂浓度为1%,Al离子的掺杂浓度为0.3%,退火温度为500℃,溶胶的溶度为0.75mol/L时为最佳工艺条件。
陈苗苗[9]2018年在《溶胶—凝胶旋涂法制备Sn-Al共掺ZnO薄膜及光电性能研究》文中研究指明透明导电薄膜(Transparent Conductive Film)具有良好的光电性能,被广泛的应用于液晶显示器、透明电极太阳能电池以及各类光电器件中,其中应用最为广泛的是氧化物透明导电(Transparent Conductive Oxide,简称TCO)薄膜。其中ITO薄膜因其有毒且价格昂贵,限制了其应用范围。ZnO(Zinc oxide,简称ZnO)基薄膜因其自身的优点被开发研究后,已实现取代ITO薄膜的目的。氧化锌是具有六角纤锌矿结构的金属氧化物。室温下具有禁带宽度为3.37 eV的直接带隙,ZnO材料的激子束缚能比较高(约为60meV),性能稳定,不易与其他物质发生反应,被应用在光电器件中,因此选择合适的制备方法合成优异的ZnO薄膜材料成为研究热点。本文采用溶胶-凝胶法(Sol-Gel),选用乙二醇甲醚作为溶剂,乙酸锌为体系前驱物,九水合硝酸铝和结晶四氯化锡作为掺杂剂提供Al源和Sn源,乙醇胺作为制备胶体的稳定剂,使用涂覆制膜法在衬底上经过热处理成功制备了未掺杂ZnO薄膜、Al掺杂ZnO薄膜和Sn-Al共掺ZnO复合薄膜。通过对本征ZnO制备工艺条件的研究得出预处理温度为180℃、衬底为Si片时,制备的薄膜性能最好。采用X射线衍射仪(X-ray diffraction,简称XRD)、扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,简称SEM)、紫外可见分光光度计(Ultraviolet visible spectrophotometer,简称UV-Vis)、光致发光谱(Photoluminescence,简称PL谱)等测试手段对样品进行表征,分别对半导体薄膜的晶格参数、晶体结构、结晶质量、薄膜微观形貌、光学透过率及其禁带宽度进行了分析与研究,同时还对薄膜的电学性能进行分析和研究。结果表明:(1)向ZnO薄膜中引入Al和Sn两种元素,不改变薄膜的晶格结构,对薄膜的C轴择优取向及晶粒尺寸有一定的影响;(2)Al掺杂ZnO薄膜,薄膜的择优取向变好,晶粒变小,禁带宽度变大,表面光滑平整,薄膜的透过率均在90%以上,电阻率也都较低。(3)Sn-Al共掺ZnO薄膜,Sn的掺入改善了薄膜的光学性能,使薄膜的透过率进一步提高,电学性能更佳。
邢伟[10]2012年在《AZO薄膜的溶胶—凝胶法制备及其性能研究》文中指出随着人们对新能源的不断重视和研究，对太阳能光电转换技术这一热点领域的需求不断加大，无论是基础层面的研究还是现实生活中的应用开发方面，都推动了氧化物半导体透明导电薄膜体系的蓬勃发展。这一类半导体透明导电材料体系具有较宽的禁带能级，在可见光区具有高透射率、在紫外区截止、具有较低的电阻率，这些特点使得透明导电薄膜在新型的电子薄膜材料中占据了重要的地位；在应用方面，随着高新技术的发展以及应用范围的不断扩大，对其研究也更加的深入和系统化，进而成为近些年科研人员的研究热点。本论文采用溶胶—凝胶法，主要研究掺铝氧化锌透明导电薄膜的制备工艺、薄膜结构以及氧化锌薄膜的透射率和电阻率。主要研究结论如下：溶胶的制备工艺：以二水合乙酸锌配置前驱体，掺杂九水合硝酸铝，单乙醇胺为稳定剂，乙二醇甲醚为溶剂，恒温水浴搅拌120min，静置48h，最终得到均匀稳定的ZnO溶胶。薄膜制备工艺：步胶转速为600r/min，匀胶转速为3400r/min，旋涂层数为5~12层，预处理温度为200℃，退火温度为300~500℃。通过对溶胶浓度、掺杂比例、退火温度、薄膜厚度的研究得到ZnO的最佳制备工艺为：溶胶浓度0.1mol/L，掺杂摩尔百分比2%，退火温度500℃，旋涂10层。最终获得的ZnO薄膜可见光透射率可达90%以上，方块电阻可达8Ω/square。
参考文献：
[1]. 溶胶—凝胶法制备Al掺杂ZnO（AZO）薄膜及其性能研究[D]. 陈雯雯. 合肥工业大学. 2007
[2]. 溶胶—凝胶法制备ZnO掺杂导电薄膜的研究[D]. 孙福来. 昆明理工大学. 2008
[3]. 掺杂ZnO薄膜的结构、表面形貌及光学性能的研究[D]. 房东玉. 天津大学. 2013
[4]. 溶胶—凝胶法制备Al~（3+）：ZnO薄膜及其性能研究[D]. 巩锋. 北京工业大学. 2003
[5]. 溶胶—凝胶法制备掺杂ZAO透明导电薄膜的微观结构和光电性能的研究[D]. 周鸣鸽. 北京化工大学. 2009
[6]. 溶胶—凝胶法制备ITO和AZO薄膜材料及其性能研究[D]. 张丽丽. 内蒙古师范大学. 2013
[7]. Ag~+、Li~+与Al~（3+）共掺杂ZnO薄膜的制备及性能研究[D]. 马正洪. 昆明理工大学. 2011
[8]. Cu-Al共掺杂ZnO薄膜的制备及光学性能研究[D]. 杨应湘. 昆明理工大学. 2013
[9]. 溶胶—凝胶旋涂法制备Sn-Al共掺ZnO薄膜及光电性能研究[D]. 陈苗苗. 辽宁师范大学. 2018
[10]. AZO薄膜的溶胶—凝胶法制备及其性能研究[D]. 邢伟. 辽宁大学. 2012