射頻濺射摻鋁ZnO薄膜工藝及其光電性能的研究.pdf

1、氧化鋅（ZnO）是一種重要的寬禁帶（Eg＝3.37eV）半導體材料，其激子束縛能高達60meV，而摻Al的ZnO（AZO）薄膜在室溫紫外光電器件方面有巨大的應(yīng)用潛力。國外對AZO薄膜的研究從20世紀80年代就開始，但Al3＋的摻雜濃度一般在10at％以下，其紫外敏感性能遠遠不能滿足太陽盲區(qū)紫外探測器的要求。針對以上存在的問題，本論文主要從以下幾個方面進行了初步的探索：
　　1.采用射頻濺射方法，探索了純ZnO薄膜制備的最佳工藝。在

2、此基礎(chǔ)上，制備了不同濃度（2at%，5at%，10at%，15at%，20at%，30at%和40at%）摻Al的ZnO薄膜（AZO）。通過XRD、AFM、SEM和XPS等分析薄膜組織結(jié)構(gòu)、表面形貌和化學成分，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：2at%～15at%摻雜量的AZO薄膜均只有一個衍射峰（002），表明制備出來的AZO薄膜具有纖鋅礦結(jié)構(gòu)且呈c軸擇優(yōu)取向；當摻雜濃度大于15at%時，（002）峰消失，15at%左右為摻雜的臨界濃度；隨著摻雜量增加到

3、30at%，衍射譜中出現(xiàn)了Al3O2相。
　　2.使用熒光分光光度計測試不同摻Al濃度的AZO薄膜室溫下光致發(fā)光譜，不同摻Al濃度的AZO光致發(fā)光圖譜中都存在很強的紫外發(fā)光峰和深能級缺陷發(fā)光峰。在 Al離子濃度高達15at%時，出現(xiàn)了兩個紫外深能級發(fā)光峰：3.53eV，3.96eV；而且隨著 Al離子濃度增加到30at%，這兩個發(fā)光峰均向短波長方向移動（3.53eV→3.78eV，3.96eV→4.41eV）。
　　3.紫外

4、－可見分光光度計測試薄膜在紫外－可見光范圍內(nèi)的透過率，結(jié)果表明，薄膜在可見光范圍內(nèi)，平均透過率大于85％。隨著Al摻雜濃度的增加，薄膜吸收邊逐漸向紫外波長方向移動，光學禁帶寬度也逐漸加寬。當Al濃度為30at%時，AZO薄膜的光學禁帶寬度約為4.6eV。
　　4.研究了摻Al濃度與薄膜電阻率之間的關(guān)系。當摻雜濃度為2at%左右時，薄膜電阻率最小，為3.4310-4.cm；當摻雜濃度為30at%左右時，薄膜電阻率最大，為1.3310