ZnO基透明导电膜的制备与掺杂研究.pdf

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1、圣望Q基透魉昱皇鏖鲍剑叠盏掺壅丑究论文作者签名：指导教师签名：⑧论文评阅人1：潘峰评阅人2-箧晓运评阅入3-医涵瀣评阅人4：鏖俊勇评阅人5-叠高苤评阅人6：塞匾注评阅人7-昙塞趑答辩委员会主席：都有为委员1：昙墓越委员2：值丕槿委员3：翁塞剑委员4：黄蕴云委员5：医湘明委员6-吐壶镇答辩日期：三鐾二二生盔魍三旦COnnUCtlVeIllmS'．●●-■Author’Ssignature：～‘●‘Supervisor7Ssignature：ExtemalReviewers：Hou．XlaOVUan￡缝塾№垒g垣iH旦咀Q垒Q!Q坠g一Z鱼丛Li卫i旦g黝Huizh

2、enExaminingCommitteeChair：DuYo——uwe——iExaminingCommitteeMembers：WuHuizhe—n—HePimo受曼磐塑曼画i垦nYeZhizhenDateoforaldefence：』丛望曼2：!：2Q!l【浙江大学研究生学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝’江盘鲎或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作

3、了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：该j5；l签字日期．加ff年6月7日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解逝姿盘堂有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权逝姿盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：蔹一1签字日期：勘f『年6月7日导师签名：签字日物胪多摘要ZnO作为直接宽禁带化合物半导体，由于原料丰富、价格低，有望取代GaN应用于短波长光电器件。如果能同时实现掺杂和能带

4、工程，制备P型ZnMgO薄膜，不仅可以提高发光二极管的发光效率，而且可以拓宽其工作波长。所以本文通过InN共掺制备了P型ZnMgO薄膜。ZnO可见光透过率超过90％，天然为11型，通过掺Ga、A1等IIIA族元素能够提高薄膜导电性能。ZnO具有无毒、价格低、在H中稳定等优点，有望取代ITO。本文开展了AI、Ga掺杂ZnO透明导电膜的研究。现在电子器件逐渐朝柔性化方向发展，使得对柔性透明导电膜的需求日益迫切。因此，开发光电性能优良的柔性透明导电膜具有非常现实的意义。本文继而在聚合物PC衬底上制备Ga掺杂ZnO基透明导电膜。主要工作包括以下内容：1．采用直流反应磁控

5、溅射法InN共掺技术实现ZnMgO薄膜的P型转变，研究了N20分压和Mg含量对薄膜性能的影响。研究发现，在合适的N20分压下，可以获得良好的P型导电性能。通过XPS测试，发现了对应N．Zn键的峰位和对应In-N键的峰位，证实施主．受主共掺是可行的。通过XRD和XPS测试结果，发现Mg在薄膜中以Mgz。形式存在。利用InN共掺p-ZnMgO薄膜和In掺杂n-ZnMgO薄膜制备了同质p-n结，I．V性能测试显示出典型的整流特性。2．采用脉冲激光沉积法在玻璃衬底上生长了～掺杂ZnO薄膜，研究了衬底温度对薄膜性能的影响。当衬底温度为350℃时，获得了透明的高导电近红外反

6、射薄膜，这种薄膜在近红外反射镜和热反射器等领域具有广阔的应用前景。3．采用射频磁控溅射法在PC衬底上生长了Ga掺杂ZnO(GZO)薄膜，研究了氧分压和溅射压强对薄膜性能的影响。薄膜获得的最低电阻率为7．8x10。4Qcm，在可见光的平均透过率超过80％。4．为了克服聚合物的各种缺点，在沉积GZO之前引入ZnO缓冲层。为了在实验次数较少的情况下，获得较好的实验结果，我们采用正交分析法综合研究了溅射功率、溅射压强、溅射时间、氧分压比等生长参数对GZO／ZnO膜可见光透过率和电阻率的影响。通过极差分析得到最优生长参数。与未引入缓冲层的GZO膜相比，最优参数下制备的GZ

7、O／ZnO膜的电阻率由7．85x10。4Qcm减小为5．21x10‘4Qcm。由于厚度效应，薄膜的透过率有所下降，但不是很明显，还是能够满足器件的应用要求。5．多层结构透明导电膜的研究。与单层ZnO膜相比，多层膜更薄，导电性更优。与单层金属膜相比，多层膜透过率更优。主要研究了Cu层厚度和GZO层厚度对GZO／Cu和GZO／Cu／GZO多层膜性能的影响。GZO(30nm)／Cu(12nm)摘要表现最佳性能指数QTc为4．66x10弓盯1。GZO(10nm)／Cu(10nm)／GZO(10nm)表现最佳性能指数QTc为2．68x10习Q～，其在1000～2500nl

8、n波长范围内的平均反射率