【摘要】：透明導(dǎo)電薄膜(Transparent Conductive Film)具有良好的光電性能,被廣泛的應(yīng)用于液晶顯示器、透明電極太陽能電池以及各類光電器件中,其中應(yīng)用最為廣泛的是氧化物透明導(dǎo)電(Transparent Conductive Oxide,簡稱TCO)薄膜。其中ITO薄膜因其有毒且價格昂貴,限制了其應(yīng)用范圍。ZnO(Zinc oxide,簡稱ZnO)基薄膜因其自身的優(yōu)點被開發(fā)研究后,已實現(xiàn)取代ITO薄膜的目的。氧化鋅是具有六角纖鋅礦結(jié)構(gòu)的金屬氧化物。室溫下具有禁帶寬度為3.37 eV的直接帶隙,ZnO材料的激子束縛能比較高(約為60meV),性能穩(wěn)定,不易與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),被應(yīng)用在光電器件中,因此選擇合適的制備方法合成優(yōu)異的ZnO薄膜材料成為研究熱點。本文采用溶膠-凝膠法(Sol-Gel),選用乙二醇甲醚作為溶劑,乙酸鋅為體系前驅(qū)物,九水合硝酸鋁和結(jié)晶四氯化錫作為摻雜劑提供Al源和Sn源,乙醇胺作為制備膠體的穩(wěn)定劑,使用涂覆制膜法在襯底上經(jīng)過熱處理成功制備了未摻雜ZnO薄膜、Al摻雜ZnO薄膜和Sn-Al共摻ZnO復(fù)合薄膜。通過對本征ZnO制備工藝條件的研究得出預(yù)處理溫度為180℃、襯底為Si片時,制備的薄膜性能最好。采用X射線衍射儀(X-ray diffraction,簡稱XRD)、掃描電子顯微鏡(Scanning electron microscope,簡稱SEM)、紫外可見分光光度計(Ultraviolet visible spectrophotometer,簡稱UV-Vis)、光致發(fā)光譜(Photoluminescence,簡稱PL譜)等測試手段對樣品進行表征,分別對半導(dǎo)體薄膜的晶格參數(shù)、晶體結(jié)構(gòu)、結(jié)晶質(zhì)量、薄膜微觀形貌、光學(xué)透過率及其禁帶寬度進行了分析與研究,同時還對薄膜的電學(xué)性能進行分析和研究。結(jié)果表明:(1)向ZnO薄膜中引入Al和Sn兩種元素,不改變薄膜的晶格結(jié)構(gòu),對薄膜的C軸擇優(yōu)取向及晶粒尺寸有一定的影響;(2)Al摻雜ZnO薄膜,薄膜的擇優(yōu)取向變好,晶粒變小,禁帶寬度變大,表面光滑平整,薄膜的透過率均在90%以上,電阻率也都較低。(3)Sn-Al共摻ZnO薄膜,Sn的摻入改善了薄膜的光學(xué)性能,使薄膜的透過率進一步提高,電學(xué)性能更佳。
【學(xué)位授予單位】：遼寧師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB383.2
【圖文】：

溶膠-凝膠旋涂法制備Sn-Al共摻 ZnO 薄膜及光電性能研究是取代 Zn 或 O 的位置，但是不改變晶格結(jié)構(gòu)。而且由于其結(jié)構(gòu)軸取向生長，ZnO 的構(gòu)成原子配位的不對稱性使它具有壓電及熱電O 薄膜組分或缺陷發(fā)生改變，使其獲得良好的電學(xué)性能和優(yōu)異的之中，從而提高 ZnO 的應(yīng)用范圍。

遼寧師范大學(xué)碩士學(xué)位論文藝上介紹的制備工藝以外，實驗室中常見的薄膜制備工藝]還包括(Melt growth )、水熱生長法(Hydrothermal)、陽極氧化法等[29,30]膠工藝的簡介膠的原理散體系[31]指離子大小在 1-100nm 范圍內(nèi)的體系，無論氣體、液體成膠體，具有及其特殊的物理、化學(xué)特性。溶膠凝膠法利用這一醇溶液中經(jīng)過化學(xué)物理反應(yīng)形成膠體溶液，然后利用凝膠方法制著溶膠凝膠技術(shù)的不斷發(fā)展、市場需求的不斷提高，能夠制備更料應(yīng)用在不同領(lǐng)域，包括材料、生物材料、陶瓷、光學(xué)等領(lǐng)域。.1 所示：

不同雜質(zhì)的同時引入可以改善薄膜材料的光電性能。（5）該工藝可以在不同形狀或種類的襯底上鍍膜，并且成膜區(qū)域比較大，在本論文中選用的旋涂法，可以明顯提高樣品的純度，合理的對樣品材料的厚度進行調(diào)節(jié)。即使溶膠凝膠法得到了廣泛的應(yīng)用和快速的發(fā)展，具有很多的優(yōu)點，但是還存在一些缺點和不足：（1）溶膠凝膠工藝選用的溶劑大部分都是有機物，甚至具有毒性，可能對實驗人員的身體健康帶來危害，所以在試驗中一定要加以安全防護。（2）在熱處理過程中對于溫度的要求很高，選擇合適的溫度對于成膜質(zhì)量很重要，實驗中各個工藝參數(shù)薄膜的質(zhì)量產(chǎn)生影響，在試驗過程中需要對這些參量嚴(yán)格的控制。2.2.3 膠體的制備機理當(dāng)溶質(zhì)溶解在溶劑中后，一般會發(fā)生醇解或水解兩種化學(xué)反應(yīng)，由兩種反應(yīng)形成的產(chǎn)物再進行縮合則形成納米級溶膠，膠體老化后，膠粒之間緊密堆積排列逐漸形成三維網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)，凝膠初步形成的標(biāo)志是網(wǎng)格間填充著喪失流動性溶劑，凝膠在制備薄膜時要分別經(jīng)干燥和退火后方可形成納米材料。

【參考文獻】

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本文編號：2774991