燃烧法制备ZnO基透明导电薄膜及其光电性能研究

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1、学号：S15010055硕士学位论文燃烧法制备ZnO基透明导电薄膜及其光电性能研究研究生姓名：王洋学科、专业：物理学、凝聚态物理学二○一八年六月分类号：O469密级：可公开UDC：________编号：_______燃烧法制备ZnO基透明导电薄膜及其光电性能研究STUDYONTRANSPARENTCONDUCTIVEFILMZNOPREPAREDBYRADICALCOMBUSTIONANDTHEPHOTOELECTRICPROPERTIES学位授予单位及代码：长春理工大学（10186）学科专业名称及代码：凝聚态物理（070205）研究方向：纳米材料与低维物理申请学位级别：硕士指导教师：李金华

2、教授研究生：王洋副指导教师：徐铭泽论文起止时间：2016.9-2018.4摘要透明导电氧化物薄膜被应用于众多领域，氧化锌基透明导电薄膜是替代氧化铟锡（ITO）薄膜的绝佳材料，可以降低材料成本。ZnO薄膜可以通过很多方法制备，主要分为两类：一是物理制备方法，如脉冲激光沉积（PLD），分子束外延（MBE），原子层沉积（ALD），交流或直流磁控溅射法等，它们的成本高昂，过程复杂；二是湿化学法制备，如溶胶-凝胶法，制备薄膜的工艺简单，但是需要在500℃以上的高温下进行。燃烧法可以在低温下制备金属氧化物，所以我们提出了在低温下使用化学法来制备透明导电薄膜，进而在柔性PET衬底上制备柔性导电薄膜。达到降

3、低工艺难度和制造成本的目的。本文研究主要内容如下：1.利用溶胶-凝胶法和燃烧法的结合，得到醋酸锌和硝酸锌最优比例为5:3。制备了In掺杂氧化锌（IZO）薄膜。IZO薄膜光电性能良好。IZO薄膜的可见光波段的透过率在80%以上，导电性能达到了67.29Ω·cm。给出了溶胶-燃烧法的实验机理。2.利用溶胶-燃烧法分别制备了Al和F掺杂ZnO薄膜，其中F掺杂氧化锌（FZO）光电性能最佳，电阻率达到了36.87Ω·cm，可见光透过率在90%以上。250℃是溶胶-燃烧法的最佳退火温度。3.利用溶胶-燃烧法在PET柔性衬底上成功制备了IZO、Al掺杂ZnO（AZO）和FZO导电薄膜，薄膜的光电性能良好。

4、实现了湿化学法在柔性衬底上制备透明导电氧化物薄膜。关键词：ZnO掺杂透明导电薄膜低温溶胶燃烧电阻率IABSTRACTTransparentconductiveoxidefilmsarewidelyusedinlarge-area.ZincOxidebasedtransparentconductivefilmisanexcellentsubstituteforindiumtinoxide(ITO)film.Thecostofmaterialcanbereduced.VariousgrowthtechniqueshavebeenemployedtoproduceAZO,Itisdividedin

5、totwocategories:Oneisthephysicalpreparationmethod,suchaspulsedlaserdeposition(PLD),molecularbeamepitaxy(MBE),atomiclayerdeposition(ALD),RForDCmagnetronsputteringmethodandsoon.Theequipmentofthephysicalpreparationmethodisexpensively,besidesthefabricationprocessisrelativelycomplicated;Thetwoistheprepa

6、rationofwetchemicalmethod,suchassol-gelmethod.Itissimplethatthepreparationofthinfilmbywetchemicalmethod,butitneedstobecarriedoutathightemperatureabove500°C.Combustionmethodcanpreparemetaloxidesatlowtemperature.Therefore,wehaveproposedthepreparationoftransparentconductingthinfilmsbythechemicalmethod

7、oflowertemperature.Further,flexibleconductivethinfilmswerepreparedonflexiblePETsubstrates.Thepurposeofreducingtechnologicaldifficultyandmanufacturingcostisachieved.Thiscontentofthisresearchareasfollows:1.We