ZnO薄膜的光电性能和应用

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1、姜鹏峰167221592017.2.24ZnO薄膜的光电性质及应用目录ZnO薄膜简介ZnO薄膜的光电性质光电性质的影响因素ZnO薄膜的应用ZnO晶体结构ZnO薄膜简介其晶体的空间结构中，每个Zn原子和四个O原子按四面体排布。ZnO薄膜的截面FE—SEM图，氧化锌是宽禁带半导体材料，室温下的禁带宽度约3.3eV，大于可见光的光子能3.10eV，因此在可见光波段(400nm－800nm)ZnO的透射率很高。此外，ZnO的一个突出特点是具有高60meV的激子束缚能，使激子在室温稳定存在，能够实现高效的室温激子复合发光。ZnO

2、薄膜简介ZnO的可见紫外吸收光谱ZnO薄膜简介ZnO在我们可能涉及领域的应用发光材料宽禁带量子效应透明导电膜电极电极修饰增透膜保护膜蓝绿、蓝紫、紫外LED白光LED、OLED柔性OLED等发光器件OPB，复合OPBTFTLED、OLED等薄膜太阳能电池电致发光光致发光阳极阴极增加光吸收增加光出射ZnO薄膜简介ZnO的光学特性ZnO薄膜简介ZnO的光致发光谱通常有紫外发射带和可见光发射带。紫外发射带是来自于近带边的发射，是由于激子的复合。可见光发射带通常与缺陷或杂质有关的深能级有关。极性较强的半导体材料，由于导带自由电子

3、和价带自由空穴之间的库仑作用，使它们束缚在一起构成激子，在半导体材料可以自由移动的叫做自由激子。由于电子的有效质量小于空穴的有效质量，自由激子的结构中，电子围绕空穴旋转，与氢原子类似。ZnO薄膜主要用于太阳能电池，它与之前所用的氧化铟锡(ITO)和二氧化锡透明导电薄膜相比，具有生产成本低，无毒，稳定性高(特别是在氢等离子体中)，对促进廉价太阳电池的发展具有重要意义。ZnO薄膜简介ZnO薄膜简介真空蒸发镀膜法磁控溅射镀膜法射频反应电子镀法脉冲激光沉积(PLD)分子束外延金属有机物化学气相沉积(MOCVD)化学气相沉积法喷

4、射热解法溶胶－凝胶法制备方法化学法物理法ZnO薄膜简介sol-gelmethodZnO薄膜简介sol-gelmethod优点：设备简单，操作简单，容易掺杂，可以制备大面积的薄膜，成本低。缺点：燃烧不完全会残留炭，以及化学原料中引入的。在制备ZnO薄膜过程主要采用如下化学原料：硝酸锌、乙酸锌等为锌源，异丙醇、甲醇、乙二醇等作为溶剂，单乙醇胺等作为稳定剂。ZnO薄膜简介Examplesofzincoxidestructure宽带隙使ZnO在可见光波段(400~800nm)有高达80%的光学透过率，ZnO材料高激子结合能使其

5、在室温下的受激辐射能在较低阈值出现，是一种理想的紫外光发射材料。ZnO薄膜简介ZnO薄膜的光电性质光电性质？ZnO的电学特性纯净的理想化学配比的ZnO由于带隙较宽，是绝缘体，而不是半导体，但是由于本身的缺陷，如氧空位、锌填隙等施主缺陷，使其常常表现出N型导电。在ZnO晶体的空位形成过程中，由于形成氧空位所需的能量比形成锌空位所需的能量小，因此，在室温下ZnO材料通常是氧空位，而不是锌空位。而氧空位产生了2价施主，使其表现出N型导电。同时根据自补偿原理，氧空位的浓度和氧填隙的浓度之积是常数，当氧空位的浓度很大时，氧填隙的

6、浓度很小。锌空位的浓度较小，而锌填隙的浓度则较大，因此，当在ZnO的晶体中氧空位占主导时，表现出N型导电。ZnO薄膜的光电性质ZnO薄膜简介ZnO薄膜的光电性质光电性质？ZnO高熔点的物理特性，具有很好的热化学稳定（1975℃）。ZnO薄膜可在低于600℃下获得，有利于降低设备成本，可大大减少高温制备条件下产生的缺陷，提高薄膜质量。ZnO是至今为止Ⅱ-Ⅵ族半导体材料中最硬的一种，机械性能优良。ZnO薄膜简介ZnO薄膜的光电性质ZnO的光学特性ZnO的光致发光谱通常有紫外发射带和可见光发射带。紫外发射带是来自于近带边的发

7、射，是由于激子的复合。可见光发射带通常与缺陷或杂质有关的深能级有关。极性较强的半导体材料，由于导带自由电子和价带自由空穴之间的库仑作用，使它们束缚在一起构成激子，在半导体材料可以自由移动的叫做自由激子。由于电子的有效质量小于空穴的有效质量，自由激子的结构中，电子围绕空穴旋转，与氢原子类似。为分析ZnO薄膜的综合光电特性，引入品质因子作为量化ZnO薄膜综合光电特性的指标：式中FTC,RS,T分别为样品的品质因子，方块电阻,透光率。其中Ｔ的取值为样品在360~960nm波长范围内的平均透光率。FTC的值越大,样品的综合性能

8、越好.ZnO薄膜的光电性质ZnO薄膜的光电性质蒸发铝膜、导电漆膜、印制电路板铜箔膜等薄膜状导电材料，衡量它们厚度的最好方法就是测试它们的方阻。什么是方阻呢？方阻就是方块电阻，指一个正方形的薄膜导电材料边到边之间的电阻，如图所示，即B边到C边的电阻值。方块电阻有一个特性，即任意大小的正方形边到边的电阻都是一样的，不管边长是1米还是0