P型導(dǎo)電二氧化錫薄膜的制備和研究.pdf

1、透明導(dǎo)電氧化物(TCO)薄膜是目前半導(dǎo)體材料領(lǐng)域研究熱點(diǎn)之一。透明導(dǎo)電氧化物(TCO)薄膜因?yàn)榫哂性诳梢?jiàn)光區(qū)透明和電阻率低的特性，被廣泛的應(yīng)用在各種光電器件中，如平面液晶顯示器(LCD)、節(jié)能視窗、半導(dǎo)體器件、熱電/光電材料等。二氧化錫(SnO2)薄膜由于具有對(duì)紫外吸收系數(shù)大、可見(jiàn)光透光率高、化學(xué)性能穩(wěn)定以及室溫下抗酸堿能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，成為了應(yīng)用最廣泛的TCO薄膜之一。目前已投入應(yīng)用的TCO薄膜大多為n型導(dǎo)電，光電性能良好的p型TCO薄膜

2、的缺乏是透明電子器件難以制備的主要問(wèn)題。如果能制備電學(xué)性能與n型TCO薄膜相匹配的p型導(dǎo)電薄膜，不僅能拓寬TCO薄膜的應(yīng)用范圍，還可以制備出透明pn結(jié)，成為光電子信息元器件領(lǐng)域的一項(xiàng)重大進(jìn)步。
　　 依據(jù)半導(dǎo)體物理理論，通過(guò)淺能級(jí)摻雜受主元素可以使氧化物薄膜實(shí)現(xiàn)p型導(dǎo)電性能。在此理論基礎(chǔ)之上，通過(guò)摻雜淺能級(jí)元素Sb制備p型導(dǎo)電透明SnO2∶Sb(ATO)薄膜。通過(guò)控制濺射的工藝條件和對(duì)薄膜進(jìn)行退火熱處理，使SnO2晶格中Sb有效

3、替代Sn原子位置，形成受主摻雜，從而使薄膜具有p型導(dǎo)電性能。
　　 本文對(duì)磁控濺射制備ATO薄膜的工藝進(jìn)行了深入研究，在前人研究的基礎(chǔ)上，采用了對(duì)SnO2∶Sb2O3=80％∶20％的高純陶瓷靶進(jìn)行射頻磁控濺射的方法，嘗試了多種熱處理工藝，解決了ATO薄膜在熱處理過(guò)程中會(huì)脫膜的問(wèn)題，并比較不同熱處理溫度對(duì)薄膜各項(xiàng)性能的影響。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:(1)對(duì)高質(zhì)量的陶瓷靶材采用磁控濺射法沉積制得的ATO薄膜，部分薄膜已呈現(xiàn)p

4、型導(dǎo)電性能，證明在對(duì)靶材濺射沉積薄膜的過(guò)程中，已經(jīng)有大量Sb3+進(jìn)入SnO2晶格中，占據(jù)了Sn4+的位置，產(chǎn)生了大量空穴，但也有部分薄膜呈n型導(dǎo)電，證明磁控濺射工藝濺射所得的ATO薄膜性能并不穩(wěn)定。(2)熱處理對(duì)ATO薄膜的導(dǎo)電性能有較好的改善作用，經(jīng)過(guò)熱處理的薄膜，晶體更加細(xì)小均勻、更加致密，500℃～700℃熱處理的薄膜具有穩(wěn)定的p型導(dǎo)電特性，在500℃熱處理的薄膜具有最佳的P型導(dǎo)電性能，載流子濃度達(dá)到1.19×1021cm-3，霍