玻璃基ZnO基薄膜的噴霧熱分解法制備與表征.pdf

1、ZnO是一種寬帶隙的半導(dǎo)體材料,禁帶寬度為3.37eV。透明導(dǎo)電ZnO薄膜是一種n型半導(dǎo)體,這是因?yàn)樵诒∧さ闹苽溥^(guò)程中,Zn和O的結(jié)合并不符合化學(xué)計(jì)量比,而是形成的一種缺氧的狀態(tài)。ZnO可以在很寬范圍內(nèi)調(diào)節(jié)和控制,不同條件下生成的薄膜具有不同的功能。在ZnO薄膜中摻入鋁、銦、氟等雜質(zhì),能有效地提高薄膜的電導(dǎo)率,改善其性能。摻雜ZnO薄膜有很好的導(dǎo)電性和透光性,其中AZO薄膜己成為制備光電器件理想材料,是近年來(lái)研究熱點(diǎn)之一。
　　

2、 本文以乙酸鋅為前軀體,AlCl3、InCl3為摻雜劑,在玻璃基板上采用噴涂熱分解法制備摻雜ZnO透明導(dǎo)電薄膜。通過(guò)試驗(yàn)確定摻雜元素、摻雜濃度、基板溫度、初始溶液中乙酸鋅濃度、噴槍與基板距離等因素對(duì)ZnO薄膜性能的影響,找到最佳的工藝參數(shù)。制備出滿足太陽(yáng)能電池制程要求的ZnO基透明導(dǎo)電薄膜。在試驗(yàn)中不斷改進(jìn)Spray pyrolysis設(shè)備,得到滿足工業(yè)化生產(chǎn)ZnO基薄膜的生產(chǎn)設(shè)備。
　　 用紫外-可見(jiàn)光譜(UV-Vis)測(cè)試了

3、膜層的透射率和吸收率,計(jì)算了薄膜的光學(xué)常數(shù):折射率,光學(xué)帶隙和膜層的厚度:用高倍顯微鏡觀察了薄膜的表面形貌;研究了噴涂工藝對(duì)薄膜表面形貌的影響;用四探針?lè)y(cè)試了薄膜的方塊電阻;用XRD研究了薄膜的晶體結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明:
　　 (1)基板溫度是影響薄膜的結(jié)構(gòu)和性能重要因素之一,利用噴涂熱分解法在550℃下,當(dāng)In摻雜量為1％時(shí),制備出薄膜達(dá)到了最小電阻率為3.5×10-3Ωm,在可見(jiàn)光區(qū)域(400-800 nm)的透射率都在80％左

4、右,薄膜的光學(xué)帶隙為3.24eV的摻雜ZnO薄膜;
　　 (2)噴涂熱分解法制備出的ZnO薄膜樣品為六方釬鋅礦多晶結(jié)構(gòu),薄膜樣品沿(002)面上擇優(yōu)生長(zhǎng),隨著In摻雜量的增加薄膜晶體結(jié)構(gòu)由六方晶系向斜六方晶系轉(zhuǎn)變。但是(002)衍射峰最強(qiáng),最為尖銳。當(dāng)In摻雜量大于1％時(shí),薄膜出現(xiàn)新的結(jié)構(gòu)InAl03(ZnO)17結(jié)構(gòu)出現(xiàn);
　　 (3)噴涂熱分解法制備的In摻雜ZnO薄膜的最小電阻率為8.0×10-5Ωm,比Al摻雜Z