本征和Al-3-掺杂ZnO薄膜的特性研究

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1、第34卷第5期红外技术Vol.34No.52012年5月InfraredTechnologyMay20123＋本征和Al掺杂ZnO薄膜的特性研究1,22221,22211宋立媛，唐利斌，姬荣斌，刘新近，陈雪梅，薛经纬，庄继胜，王茺，杨宇（1.云南大学工程技术研究院，光电信息材料研究所，昆明650091；2.昆明物理研究所，云南昆明650223）3＋摘要：采用溶胶-凝胶方法在载玻片衬底上制备了本征及不同Al掺杂浓度的ZnO:Al薄膜，利用X3＋射线衍射（XRD）、原子力显微镜，紫外-可见光吸收光谱及霍尔效应研究了

2、Al掺杂浓度对ZnO:Al薄膜结构和光电性能的影响。结果显示，ZnO:Al薄膜为六角纤锌矿晶体结构，具有很高的沿c轴的3＋（002）择优取向，Al掺杂并没有改变ZnO的晶体结构，只是Al取代了Zn；掺杂前后薄膜样品均3＋在ZnO带边吸收的位置有较强的吸收而在可见光范围吸收较小；并且当Al掺杂浓度为1.5%（摩尔百分比）时所获得的ZnO:Al薄膜具有最小的电阻率，为26Ω⋅cm。关键词：ZnO:Al薄膜；X射线衍射；紫外-可见光吸收光谱；霍尔效应中图分类号：TN215文献标识码：A文章编号：1001-8891(2

3、012)05-0256-04PropertiesofIntrinsicandAluminum-dopedZnOThinFilms1,22221,2SONGLi-yuan，TANGLi-bin，JIRong-bin，LIUXin-jin，CHENXue-mei，2211XUEJing-wei，ZHUANGJi-sheng，WANGChong，YANGYu(1.InstituteforOptoelectronicMaterials,SchoolofEngineering&Technique,YunnanUniver

4、sity,Kunming650091,China;2.KunmingInstituteofPhysics,Kunming650223,China)3＋Abstract：ZnO:AlthinfilmswerepreparedontheglasssubstratesbySol-Gelmethod.TheeffectsofAldopantconcentrationonthestructural,opticalandelectricalpropertiesofZnO:AlfilmswerestudiedbyX-rayd

5、iffraction,AFM,UV-VisabsorptionspectrumandHalleffect.TheresultsindicatedthattheZnO:Althinfilmshaveapreferredc-axis(002)orientationperpendiculartothesubstrates,itseemsthatnoeffect3＋onthecrystalstructurewithaddingvariousAldopantconcentrations.Thethinfilmsstill

6、havethehigh3＋visibletransmittance.Itwasobservedthat1.5atm.%AldopantconcentrationofZnO:Alfilmmakesthefilmtoachievetheminimumresistivity.Keywords：ZnO:Althinfilms，XRD，UV-VisAbsorptionspectrum，electricalproperties获得表面均匀的大面积薄膜等优点。本文采用溶胶-0引言3＋凝胶法，以载玻片为衬底，制备了Al掺杂浓度

7、为作为一种直接带隙宽禁带半导体材料，ZnO具0.0%，1.5%和3.0%的ZnO:Al薄膜，并在300℃～500有六角纤锌矿多晶结构，其禁带宽度在室温下为℃进行退火处理，获得了优质的ZnO:Al薄膜；探讨[1]3＋3.34eV，激子束缚能高达60meV；因其优异的光了本征和Al掺杂ZnO薄膜的结构及光电特性。电性能，ZnO材料在军事、民用等领域已发挥重要3＋1实验部分作用。由于往ZnO薄膜材料中掺入适量的Al后，其电阻率会显著降低、禁带宽度会明显增大，且在以二水合乙酸锌[Zn(CH3COO)2⋅2H2O]和九水

8、可见光区具有较高的光透过率，因此，ZnO:Al薄膜合硝酸铝[Al(NO3)3⋅9H2O]为原料，以无水乙醇为溶可用作太阳能电池窗口材料、低损耗光波导器件和剂，乙醇胺为助溶剂，乙二醇为增稠剂，按照一定3＋紫外光探测器材料等。制备ZnO:Al薄膜的技术主要比例在室温下充分搅拌，配制成Al掺杂浓度分别有化学气相沉积、磁控溅射法和溶胶-凝胶法等；其为0.0%，1.5%和3.0%的ZnO:AlS