热退火对溅射法Al-Sn共掺ZnO薄膜光电性能的影响

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1、第47卷第5期2015年10月南京航空航JournalofNanjingUniversity天大学ofAeronautics学报{女AstronauticsV01．47No．50ct．2015DOI：10．16356／j。1005—2615．2015．05．007热退火对溅射法A卜Sn共掺ZnO薄膜光电性能的影响姚函好沈鸿烈李金泽任政(南京航空航天大学材料科学与技术学院，南京，211106>摘要：利用射频磁控溅射方法，采用AZO靶和Sn靶共溅射的方法在钠钙玻璃衬底上制备了A1与sn共掺杂的ZnO(ATZO)薄膜样品，再对样品进行300，350，370，400，500℃5种不

2、同温度和1，2，4h3种不同时间的退火处理。采用X射线衍射仪(X—raydiffraction，XRD)和扫描电子显微镜(Scanningelectronmicroscope，SEM)对其相结构及形貌进行了表征和分析。结果表明，所制备的ATZO薄膜都是六角纤辞矿结构，在(002)方向上表现出择优生长且表面都较为均匀。采用uV—vis分光光度计测试薄膜样品的透过率，结果显示370℃退火2h的样品在400760nm处有87．09％的最高平均透过率，对应的光学带隙为3．40eV；同时，此样品具有最低的电阻率为4．22×10-2n·cm和最高的载流子浓度和迁移率，分别为6．44×1

3、0”cml和4．30crn2／(V·s)。关键词：Zn0薄膜；共掺杂；光学性能；电学性能中图分类号：0484；TN304．2文献标志码：A文章编号：1005—2615(2015)05067206EffectsofThermalAnnealingonOpticalandElectricalPropertiesofAl—SnCo‘dopedZnOFilmsbySputteringYaoHanyu，ShenHonglie，LiJinze，RenZheng(CollegeofMaterialScienceandTechnology．NanjingUniversityofAerona

4、utics8LAstronautics，Nanjing，211106，China)Abstract：TheCO—sputteringAZOtargetwithSntargetisusedtoprepareA1一SnCO—dopedZnO(ATZO)thinfilmsamplesbyradiofrequency(RF)magnetronsputtering．TheATZOfilmsareannealedatdif—ferenttemperatures：300，350，370，400，and500oCandwithdifferentprocessingtime：1，2，4h．X

5、—raydiffraction(XRD)andscanningelectronmicroscope(SEM)areusedtoanalyzetheirmorphologyandcomposition．TheresultsshowthattheATZOthinfilmsarehexagonalwurtzitestructurewith(002)preferredorientationandthesurfacesofthesamplesareevenlysmooth．TheopticalpropertyofsamplesmeasuredbytheUV—visspectropho

6、tometershowsthatthesampleannealedat370℃for2hhasthehighestaveragetransmittanceof87．09％atthewavelengthof400—760glm，andthecorre—spondingopticalbandgapis3．40eV．Meanwhile，thissamplehasthelowestresistivityvalueof4．22×10—2Q·cm，thehighestcarrierconcentrationof6．44×1020em～andmobilityof4．30cm2／(V·s)

7、，re—spectively．Keywords：ZnOfilm；CO—doped；opticalproperties；electricalproperties材料的透明性和导电性相互制约、互相矛盾，若想获得较好的透明性，则禁带宽度增大(一般大于3eV)，但是自由电子数会减少；反之，想获得较好的导电性则会导致光的透过率较差，牺牲材料的透明性。对于光电领域中应用的材料必须很好地平衡这两种属性才能得到实际的应用。近年来，无基金项目：国家自然科学基金(61176062)资助项目；江苏省前瞻性联合研究项目(BY2013003