【摘要】：透明導(dǎo)電氧化物薄膜(TCOs主要包括氧化銦In_2O_3、氧化錫SnO_2和氧化鋅ZnO基三大基本體系)是一種兼具透光性與導(dǎo)電性光電材料。由于其光學(xué)和電學(xué)的特點被廣泛應(yīng)用在觸摸屏、光催化、壓敏器件、氣敏器件和太陽能電池等領(lǐng)域。因此,實現(xiàn)透光率和電阻率的良好匹配是生產(chǎn)者所追求的目標。室溫下采用射頻磁控濺射粉末靶,在玻璃基底上制備氧化鋅、摻鋁氧化鋅(AZO)薄膜和三氧化二銦(In_2O_3)薄膜,并通過控制制備態(tài)氧分壓、退火氧分壓、退火溫度、電解池析氫pH、電沉積電壓以及構(gòu)建特殊三維ZnO光電極結(jié)構(gòu)等方法調(diào)控薄膜的光電性能。采用掃描電鏡、X射線衍射儀、紫外可見分光光度計、霍爾效應(yīng)儀、拉曼光譜等手段對薄膜微觀結(jié)構(gòu)和光電性能進行表征分析。主要研究結(jié)果如下:(1)真空退火后的AZO薄膜仍具有c軸擇優(yōu)取向的六方纖鋅礦結(jié)構(gòu),薄膜表面致密光滑;隨退火氧分壓的降低,薄膜表面顆粒尺寸逐漸減小,透光率逐漸下降,而電阻率逐漸降低;隨著退火溫度上升,薄膜表面形貌沒有明顯變化,透光率略有下降,電阻率逐漸下降,在450℃退火時載流子濃度提高到1.86×10~(20)/cm~3,而電阻率降低到1.42×10~(-2)Ω·cm。(2)AZO薄膜作為電解池陰極材料,僅在電解水析氫作用下,AZO薄膜的光學(xué)和電學(xué)性能隨著電解電壓、電解時間和電解溫度的改變而改變;隨著電解Zn(NO_3)_2溶液pH降低,AZO薄膜透光率和電阻率都發(fā)生明顯改變,電解液pH=5時,AZO薄膜的光電性能最為優(yōu)異,透光率有原始AZO薄膜的91.3%降低至90.1%,電阻率由原始的7.1×10~(-1)Ω·cm降到3.7×10~(-3)Ω·cm;電解溶液為氯化鋅時,沉積電壓增大,薄膜表面吸附的鋅增加,透光率逐漸下降,而電阻率由3.3×10~(-2)Ω·cm降低到2.9×10~(-3)Ω·cm。(3)磁控濺射中純氬氣制備的In_2O_3薄膜表面比較粗糙,其電阻率和透光率均小于氧氬比為1:10的In_2O_3薄膜;純氬氣制備的樣品退火后,薄膜結(jié)晶度提高,透光率由84.31%升高到87.34%,電阻率由7.15×10~(-4)Ω.cm升高到9.75×10~(-3)Ω.cm;在氧分壓相同條件下,退火態(tài)樣品與制備態(tài)樣品結(jié)晶度相似,但透光率升高,電阻率降低,綜合光電性能更為優(yōu)良;SnCl_4溶液配合沉積電壓為2V時In_2O_3薄膜光學(xué)性能變化不明顯,電阻率明顯下降。沉積Sn后氧化退火使In_2O_3薄膜電阻率增大,透光率提高。(4)構(gòu)建了二維納米薄膜加一維納米棒的特殊三維ZnO光電極結(jié)構(gòu),薄膜層濺射功率增加,導(dǎo)致光學(xué)帶隙減小;納米棒中的Al若形成有效摻雜也能減小禁帶寬度;薄膜層摻鋁生長ZnO納米棒并進行共退火能夠更為有效的減小ZnO帶隙寬度,實現(xiàn)集流層與光活化吸收層的良好匹配。
【圖文】：

因此需要通過引入適當?shù)慕饘?等)來改善他們的電學(xué)性能，使其兼具了關(guān)的光伏行業(yè)和光電行業(yè)，其中 ITO(In2O異的光學(xué)和電學(xué)性能是研究最多、應(yīng)用頻濺射技術(shù)在各種射頻功率下將 ITO 薄到 250 W 時，光學(xué)帶隙從 3.57 eV 增加到晶粒尺寸最大，，電阻率值最小為 4.3×10-3在金紅石 TiO2單晶上外延生長了 FTOo 等人[3]使用熱陰極等離子體濺射盤形 A透明且導(dǎo)電的鋁摻雜氧化鋅(AZO)膜。在目為 PS=1.5×10-3Torr 的特定條件下，在膜電阻率。

金紅石型SnO2晶體結(jié)構(gòu)圖
【學(xué)位授予單位】：遼寧科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TB383.2

【參考文獻】

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1 卓世異;劉學(xué)超;熊澤;楊建華;施爾畏;;(Cu,Al)摻雜ZnO薄膜表面處缺陷的拉曼光譜研究[J];發(fā)光學(xué)報;2012年01期

本文編號：2657015