solgel法掺杂导电zno薄膜及其低温氮气热处理

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1、摘要ZnO薄膜是一种直接宽带隙半导体材料，具有多种用途，可广泛的应用于太阳能电池、压电薄膜、光电器件、气敏器件和紫外探测器等方面。其特性可通过适当的掺杂来调剂。通过适量掺杂的znO透明导电薄膜具有优异的光电性能，能在太阳能电池、液晶显示器等多种电器设备中被用作透明导电电极。本课题研究的主要目的是探索Sol-Gel法制备掺Al的ZnO透明导电薄膜在氮气中的稳定性和S01．Gel法制备掺Li的znO透明导电薄膜的掺杂比和涂膜层数对薄膜导电率和透光率的影响。本文通过溶胶．凝胶法在载玻片上成功地制备出Ar、Li+掺杂型ZnO薄膜。所用的溶胶

2、以乙二醇甲醚为溶剂，醋酸锌为前驱体，单乙醇胺为稳定剂经加热搅拌制得；薄膜经烘干、预处理、氮气热处理后形成均匀透明的ZnO薄膜。利用XRD、SEM、XPS、UV．VIS和四探针测试仪对薄膜的结构和光电特性进行了研究。结果表明，掺杂物、掺杂量、热处理温度、涂膜层数和热处理气氛对zn0薄膜光电性能均有不同程度的影响。适当增加掺杂量能提高薄膜的电导率，过多的掺杂反而会降低电导率：不同的掺杂物对氮气中处理后的薄膜稳定性有较大影响，掺Al的薄膜稳定性很好，而Li的薄膜则较差；增加涂膜层数均能增加薄膜的厚度，并导致薄膜电导率的提高，同时也降低了薄

3、膜的透射率；掺杂量和热处理气氛对薄膜在可见光范围内透射率影响不大；热处理气氛的不同直接影响了薄膜的导电性，在氮气中300℃可得到电导率高的薄膜。本实验制备的薄膜表面致密结构，晶粒大小均匀，方阻最低为270Q／口，可见光透射率最大为83％。溶胶．凝胶方法制备AZO薄膜的最佳工艺条件为：溶胶浓度O．6mol／L、掺杂Al量l揣、镀膜层数15层、预处理温度450℃、空气气氛热处理温度为550℃、氮气热处理温度为300℃；溶胶．凝胶方法制备LZO薄膜的最佳工艺条件为：溶胶浓度O．6mol／L、掺杂Li量2．3at％、镀膜层数10层、预处理温

4、度450℃、空气气氛热处理温度为550℃、氮气热处理温度为300℃。关键词：Azo薄膜Lzo薄膜溶胶．凝胶气氛处理温度稳定性ABSTRACTZnOnlm，asemiconductorwithwidedirectbandg印，hasbeenactiVelystudiedbecauseofitspotentialapplications。Itcanbeusedins01arcell，piezoelectricdeVice，photoeIectricdevice，gassensorandUVdetectorandthecharacteri

5、sticscanbemodulatedbyappropriatedoping．T_hetransparentZnOconductiVethin6Imsdopedwithsuitabledopantshaveexcellentopticalandelectricalproperties，andareappliedwideIyastransparentandconductiveoxideeIectrodesinvariouseIectricalandopticaldevicesincludingliquidcIystaldisplay，

6、solarceilandsoon．Inthispaper，theprimaryobjectiVeisresearchingthestabili妙inN2ofZnOflimsdopedwithA1bys01．gelandtheinfluenceofdopantconcentrationandthenumberofcoat主ngontheconductivityandtransmittanceofZnOfilmsdopedwithLibysol-gel．ZnOthin6lmsdopedwithA13+，Li+werepreparedon

7、microslidesbysol—gelmethodsuccessfully．Thesolwaspreparedwith2一methoxyethanolass01Vent，ZincacetateaSprecursorandMEAas渤bilizer．ThemixturewaSheated，stirredt0obtainthesol，andthenhomogenoustmnsparentZn0thin丘lmswereprepared疗omthesolbydipping，drlying，pre—heattreatmentinairand

8、annealinginN2atmospheres·XRD，SEM，XPSandFou卜PointprobemethodwereusedtocharacterizethestructureandopticalandeIectricalp