鋁離子摻雜氧化鋅薄膜的溶膠-凝膠法制備及性能.pdf

1、目前，薄膜材料已成為微電子學、光電子學、材料表面改性、傳感器和太陽能利用等許多新型交叉學科的重要的材料基礎。其中，透明導電氧化物薄膜材料因其大的載流子濃度和光學禁帶寬度而具有優(yōu)良的光學性能和導電性能，應用領域非常廣泛，比如應用于太陽能電池、平板顯示器的透明電極、電磁防護屏等方面。
　　 ZnO薄膜由于具有優(yōu)異的壓電、光電、壓敏等特性，原材料在自然界中的儲量豐富、易于制造、成本低廉、無毒和化學穩(wěn)定性好，近年來受到廣泛的關注，特別是

2、Al3+摻雜的ZnO薄膜（簡稱ZAO或AZO）。
　　 常用的制備氧化物透明導電薄膜的工藝有磁控濺射、化學氣相沉積、真空蒸發(fā)和溶膠-凝膠法。比較這些方法，溶膠-凝膠法具有工藝簡單，成分易于控制，成本低廉和工藝參數(shù)易控等優(yōu)點。
　　 因此，本論文運用室溫溶膠-凝膠技術和熱處理工藝，在載玻片上制備出Al離子摻雜的ZnO薄膜。采用X射線衍射(XRD)和掃描電子顯微鏡(SEM)對薄膜的成分、結(jié)構(gòu)和形貌進行了表征；通過紫外-可見光

3、分光光度計對薄膜的透光性能進行了研究。
　　 結(jié)果表明，所制備的氧化鋅薄膜為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)，沿C軸方向擇優(yōu)生長；沒有發(fā)現(xiàn)鋁離子的摻雜對氧化鋅的基本結(jié)構(gòu)的改變；所摻雜的Al離子為取代鋅離子的替位摻雜；熱處理后，氧化鋅顆粒為六角形針（柱）狀形貌；隨著熱處理溫度的升高，薄膜的透光率增加；經(jīng)600℃熱處理后的氧化鋅薄膜，隨著鋁離子摻雜濃度的增加，透光率先增加后變小，并在鋁離子摻雜濃度為2％時，透光率達到最大值；鋁離子摻雜濃度較大時，晶格