zaoh透明导电薄膜中h的掺杂行为研究

《zaoh透明导电薄膜中h的掺杂行为研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、武汉科技大学研究生学位论文创新性声明小人jcI；m，!iI!jj：所譬交的。学侮}=仑文址小人n：导Oflifil'!}F，j!【l●：进}¨Jf究所l仪褂的成果。除，文中L绛滓I咖川Ij的内弈或启旺合11；聊}究儿时完成的I：作外。小论艾／fi他含fr．fl-fjC他个人成浆休已经发丧成撰’，；过的作；IflJ戍粜。对小文的研哆芒做哐婴贞献的个人删集体，均已舀j义，l·以I!JJ协力‘j弋柄i叫。IIli占学位论丈与资料符订／1<实之处，．水人水担·切川父贵ft。论文作者签名：至堡一．u期：型!：!：2．研究生学位论文版权使用

2、授权声明木论文的研究成果”f武汉科技人一jl"s阱71铂。，jC研究内锌小褂以jC它单f妒的私义笈太。本人党食，’解戚i：义科妓人‘乏仃火队翩、他川学他涂文的规定，l，iJ虑，≯：校株铆jil；,J-fJ．父部

3、'』(按j!c{《jI{=议科于支人。、≯欠J二训7￡，卜’”j^'-位沦文收求l：f1；的规定》执jr)送交涂义的丝刚仆和ILl。r版小，允订：论文{

4、I{c^阅和f

5、}5：．阅，刚意中校将小涂义的个翻；或部分f勺锌编入学校认IIJ‘的州家川火数榭J‘j进jr榆豢眉f对外j】

6、!{务。论义作者签名：至兰笙指导教师签名：

7、鸯鱼拯蘧垂I：1期：．丝型：』：』武汉科技大学硕士学位论文第1页摘要透明导电氧化物薄膜(TCO)因其具有低的电阻率和高的透光率而被广泛的应用于平板显示器、太阳能电池、发光二极管、以及节能玻璃等领域中。其中，铝掺杂的氧化锌(ZAO)薄膜由于具有原料丰富、价格便宜、无毒以及在氢等离子体中稳定等优点，从而被认为是将来最有希望取代传统In203：Sn02(ITO)薄膜的透明导电材料。理论和实验已经证明，H不仅可以影响ZAO薄膜的结构，还会扮演施主的角色提高薄膜的导电性，故H的掺杂有利于获得高性能ZAO透明导电薄膜。但是目前关于H在ZAO

8、薄膜中的掺杂行为尚存争议，阐明H的掺杂机理对ZAO透明导电薄膜的发展具有重大意义。本文采用射频磁控溅射的技术，通过在溅射气氛中加入H2的方法，在普通玻璃上制备ZAO：H薄膜，并对所制得的薄膜进行真空退火处理。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、霍尔效应测试平台以及紫外一可见分光光度计等表征手段，研究了H2流量和退火温度对ZAO：H薄膜结构和性能的影响，并对H的掺杂行为进行了详细的分析。此外，本文分别在大气环境和湿热环境(模拟薄膜太阳能电池的IEC1646测试标准)中对所制得的ZAO：H薄膜进行了电学性能稳定性测试

9、，分析了基底温度和H2流量对电学性能薄膜稳定性的影响。研究表明，H2流量对薄膜结构和性能的影响与基底温度有很大关系。其中，基底温度为100℃时，H2流量的增加使薄膜(001)取向增强；基底温度为150℃和200℃时，适量的H2使得薄膜(002)取向增强，晶粒增大，致密度提高；基底温度为250℃时，H2对薄膜质量影响不大。基底温度较低时，薄膜的电阻率随着H2流量的增加而下降，相应的载流子浓度和迁移率上升，薄膜在可见光区的平均透光率高于80％，表现出良好的光电性能。退火处理后，ZAO薄膜的电阻率降低，ZAO：H薄膜的电阻率反而升高。

10、在80℃，湿度为80％的湿热环境中暴露720小时后，ZAO和ZAO：H薄膜电阻率均随暴露时间的增加而升高，且远大于暴露在大气中的上升幅度。同时发现，基底温度的升高和H2流量的增加可以有效的提高薄膜在大气和湿热环境中的稳定性。综合实验结果，可以认为H不仅可以促进处于间隙位置的A13+取代晶格处的Zn2+，同时还会掺入到薄膜中并扮演施主的角色。其中，基底温度较低时，掺入薄膜的H会占据ZnO晶格中的BC∥位置以Hi的形式存在，在退火的过程中，Hi会向薄膜外扩散导致载流子浓度的下降，随着基底温度的升高，部分的Hi会与薄膜中的氧空位m)生

11、成热稳定较高的Ho。关键词：ZAO薄膜，射频磁控溅射，H掺杂，真空退火，稳定性第1I页武汉科技大学硕士学位论文AbstraetTransparentconductingoxides(TCO)arewidelyusedinflatpaneldisplays，solarcells，touchscreens，lightemittingdiodes，andlow·emissivitywindowsduetoitslowresistivityandllightransparency．A1-dopedZnO(ZAO)thinfilmsexh

12、ibitconsiderableelectricalandopticalpropertieswithlowmaterialcost，non—toxicityandstabilityinhydrogenplasma，andthustheyareregarded淞a