本文關鍵詞：激光分子束外延制備氟鋁共摻氧化鋅薄膜及其物性研究

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【摘要】：透明導電材料在太陽能電池、有機發(fā)光二極管、平面顯示器等領域有著重要應用。與新興的金屬納米線、石墨烯基透明導電材料相比,傳統(tǒng)金屬氧化物透明導電薄膜具有透過率高,電學參數(shù)可調(diào),工藝成熟等優(yōu)點,依然占據(jù)透明導電領域的主導地位。鋁摻雜氧化鋅薄膜(AZO)是金屬氧化物透明導電材料中光電性質(zhì)較好,受到的關注也比較多的一種。然而與目前應用最廣的透明導電薄膜ITO相比,AZO還存在電阻率比較大和氧化氣氛下熱穩(wěn)定性比較差的問題。本文針對AZO材料研究中存在的問題,采用激光分子束外延方法,在優(yōu)化的薄膜生長條件下制備出具有高電導率和熱穩(wěn)定性的氟、鋁共摻氧化鋅薄膜(AFZO),并研究了AZO和AFZO的光電性質(zhì)隨退火條件的變化關系,探討了AZO薄膜缺陷的性質(zhì)及其形成和作用機理。主要研究成果包括:1、采用激光分子束外延技術,將高熔點的AlF3和ZnO混合后制成高質(zhì)量靶材。以c面藍寶石為襯底,在300℃條件下制備出光電性質(zhì)良好的AZO和AFZO透明導電薄膜。對比兩種薄膜發(fā)現(xiàn),AFZO的電學參數(shù)明顯優(yōu)于相同條件下制備的AZO。2、分別研究了真空和空氣環(huán)境退火處理對AFZO的晶體結構、光電性質(zhì)的影響。對比實驗結果表明,氟的引入能夠提高AZO的電學性質(zhì)及其在含氧氣氛下的熱穩(wěn)定性。在真空退火條件下,AFZO電學性質(zhì)的改善比較顯著,其電阻率最低達1.7×10-4?cm,遷移率最高達61.6cm2V-1s-1。在空氣退火條件下,AFZO的電阻率最低達1.88×10-4?cm,遷移率最高達59.6cm2V-1s-1。3、基于空氣退火前后AZO和AFZO電學性質(zhì)和熱穩(wěn)定性的差異,我們提出:受主型缺陷鋅空位是導致AZO電學性質(zhì)劣化的主要原因,氟摻雜可以抑制鋅空位的形成。并通過對比氮氫混合氣體和鋅氣氛下的退火處理后,AZO和AFZO的光致發(fā)光光譜中缺陷發(fā)光強度和薄膜電學性質(zhì)的變化情況,驗證了氟對鋅空位的抑制作用。此外,我們還利用氟摻雜氧鋅鎂薄膜在空氣退火前后的電學性質(zhì)變化對該結論進行佐證。
【學位授予單位】：東北師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.2

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本文編號：1219401