ZAO-H透明導(dǎo)電薄膜中H的摻雜行為研究.pdf

1、透明導(dǎo)電氧化物薄膜(TCO)因其具有低的電阻率和高的透光率而被廣泛的應(yīng)用于平板顯示器、太陽(yáng)能電池、發(fā)光二極管、以及節(jié)能玻璃等領(lǐng)域中。其中,鋁摻雜的氧化鋅(ZAO)薄膜由于具有原料豐富、價(jià)格便宜、無(wú)毒以及在氫等離子體中穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),從而被認(rèn)為是將來(lái)最有希望取代傳統(tǒng)In2O3:SnO2(ITO)薄膜的透明導(dǎo)電材料。理論和實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明,H不僅可以影響ZAO薄膜的結(jié)構(gòu),還會(huì)扮演施主的角色提高薄膜的導(dǎo)電性,故H的摻雜有利于獲得高性能ZAO透明導(dǎo)電薄

2、膜。但是目前關(guān)于H在ZAO薄膜中的摻雜行為尚存爭(zhēng)議,闡明H的摻雜機(jī)理對(duì)ZAO透明導(dǎo)電薄膜的發(fā)展具有重大意義。
　　 本文采用射頻磁控濺射的技術(shù),通過(guò)在濺射氣氛中加入H2的方法,在普通玻璃上制備ZAO:H薄膜,并對(duì)所制得的薄膜進(jìn)行真空退火處理。利用X射線(xiàn)衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、霍爾效應(yīng)測(cè)試平臺(tái)以及紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)等表征手段,研究了H2流量和退火溫度對(duì)ZAO:H薄膜結(jié)構(gòu)和性能的影響,并對(duì)H的摻雜行為進(jìn)行了詳細(xì)的

3、分析。此外,本文分別在大氣環(huán)境和濕熱環(huán)境(模擬薄膜太陽(yáng)能電池的IEC1646測(cè)試標(biāo)準(zhǔn))中對(duì)所制得的ZAO:H薄膜進(jìn)行了電學(xué)性能穩(wěn)定性測(cè)試,分析了基底溫度和H2流量對(duì)電學(xué)性能薄膜穩(wěn)定性的影響。
　　 研究表明,H2流量對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)和性能的影響與基底溫度有很大關(guān)系。其中,基底溫度為100℃時(shí),H2流量的增加使薄膜(001)取向增強(qiáng)；基底溫度為150℃和200℃時(shí),適量的H2使得薄膜(002)取向增強(qiáng),晶粒增大,致密度提高；基底溫度為2

4、50℃時(shí),H2對(duì)薄膜質(zhì)量影響不大。基底溫度較低時(shí),薄膜的電阻率隨著H2流量的增加而下降,相應(yīng)的載流子濃度和遷移率上升,薄膜在可見(jiàn)光區(qū)的平均透光率高于80％,表現(xiàn)出良好的光電性能。退火處理后,ZAO薄膜的電阻率降低,ZAO:H薄膜的電阻率反而升高。在80℃,濕度為80％的濕熱環(huán)境中暴露720小時(shí)后,ZAO和ZAO:H薄膜電阻率均隨暴露時(shí)間的增加而升高,且遠(yuǎn)大于暴露在大氣中的上升幅度。同時(shí)發(fā)現(xiàn),基底溫度的升高和H2流量的增加可以有效的提高薄