透明導(dǎo)電氧化物半導(dǎo)體的制備及電學(xué)性質(zhì)研究進(jìn)展.pdf

1、透明導(dǎo)電氧化物(Transparent Conductive Oxide，TCO)薄膜的研究最早開(kāi)始于20世紀(jì)初，1907年Badwker首次制備了CdO透明導(dǎo)電薄膜，從此引發(fā)了透明導(dǎo)電薄膜的開(kāi)發(fā)與利用。1950年前后出現(xiàn)了SnO2基和In2O3基薄膜，ZnO基薄膜的研究興起于20世紀(jì)90年代。目前，透明導(dǎo)電氧化物薄膜主要包括SnO2，In2O3，ZnO及上述氧化物的摻雜體系。它們都具有半導(dǎo)體的性質(zhì)，具有高的載流子濃度和較寬的禁帶寬度，

2、因而表現(xiàn)出很好的光電性能，如低的電阻率和在可見(jiàn)光范圍內(nèi)高的透射率。這些特性決定其在太陽(yáng)能電池、顯示器等諸多方面有著十分廣闊的應(yīng)用。
　　 本文論述了目前被廣泛研究并業(yè)已成熟的透明導(dǎo)電氧化物薄膜材料，并對(duì)透明導(dǎo)電氧化物半導(dǎo)體薄膜的組成、性質(zhì)及制備工藝進(jìn)行論述，介紹制備TCO薄膜的各種方法、特點(diǎn)及在今后研究中需要解決的問(wèn)題，結(jié)果表明：
　　 1.ITO薄膜主要成分是In2O3，電阻率介于(10-3-10-5Ω.cm)之間，可

3、見(jiàn)光的透射率達(dá)85％以上，禁帶寬度3.55-3.75 eV之間。ITO薄膜的性能雖好，但其蘊(yùn)藏量和產(chǎn)量均有限，成本較高。因此，人們一直在尋找能夠替代ITO簿膜的材料。
　　 2.純SnO2理論上屬于典型的絕緣體，SnO2的摻雜氧化物屬于透明導(dǎo)電氧化物。經(jīng)過(guò)適當(dāng)摻雜的SnO2薄膜具有優(yōu)良的光電特性，常見(jiàn)的此類(lèi)TCO有摻氟的二氧化錫(FTO)、摻銻的二氧化錫(ATO)和摻磷的二氧化錫(PTO)等。
　　 3.ZnO是一種新型

4、的II-VI族直接帶隙半導(dǎo)體材料，它蘊(yùn)藏豐富、材料成本低、具有較寬的禁帶寬度(Eg為3.3 eV)較大的激子束縛能(60 meV)和壓電效應(yīng)，并且無(wú)毒，是一種環(huán)保型材料，在很多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。ZnO：Al薄膜的電阻率為10-3-10-5Ω.cm，載流子濃度為1020-1021cm-3，可見(jiàn)光透射率大于85％，禁帶寬度約為3.40 eV。ZnO薄膜研究廣泛，它的突出優(yōu)勢(shì)是原料易得，制造成本低廉，無(wú)毒，易于實(shí)現(xiàn)摻雜，且在等離子體中穩(wěn)定性