硼掺杂氧化锌透明导电薄膜性能的研究_王何美

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1、------------------------------------------------------------------------------------------------硼掺杂氧化锌透明导电薄膜性能的研究_王何美(1)０２１００）卷２０１６年第２期（４７文章编号：（）１００１９７３１２０１６０２０２１０００４－－－硼掺杂氧化锌透明导电薄膜性能的研究＊王何美１，朱　华１，张金艳２，王艳香３，杨志胜３，郭平春３（江西景德镇３山东潍坊２１．景德镇陶瓷学院机电学院，３３００１；２．潍坊科技学院，６２７００；江西景德镇３）

2、３．景德镇陶瓷学院材料科学与工程学院，３３００１摘　要：０．１～　用射频磁控溅射技术改变工作压强（）在玻璃衬底上制备Ｂ掺杂Ｚ用Ｘ射线９ＰａｎＯ薄膜，衍射仪、紫外－可见分光光度计、四探针测试仪及粗糙度测试仪分别对薄膜进行微结构及其光电性能表征。结果发现，所有薄膜样品在４２０９００ｎｍ区间内的平均～透光率＞９１％；ＺｎＯ∶Ｂ晶粒尺寸随工作压强增大有先增大后减小，而电阻率先减小后增大的趋势。工作压强——————————————————————————————————————----------------------------------

3、--------------------------------------------------------------－３所有为０．５Ｐａ时电阻率达到最低１．５３×１０ｍ，Ω·ｃ交互影响大，实验工艺较为复杂，在样品参数比较多，制备过程其工艺参数决定着薄膜的微结构、导电性、透８］光性及气敏性等性能［。目前多团队在铝掺氧化２，９］锌［（透明导电薄膜光电性能研究上有所突ＺＡＯ）破，但由于Ｚ使其在太阳能电池方ＡＯ的不耐酸碱性，面的应用受到限制。由于Ｂ的非金属性、ＺｎＯ∶Ｂ薄膜能够耐酸碱腐蚀的性能得到提高，这使得ＺｎＯ∶Ｂ透明导电膜的研究

4、有意义。Ｂ原子和Ｚｎ原子半径相差较大，薄膜Ｂ原子的掺入会使得氧化锌晶格畸变大、应力增加，这也会使得ＺｎＯ∶Ｂ薄膜的光电性能受到影响，尤其是电阻率普遍比ＺＡＯ高一个数量级以１０］，这也是目前Ｚ上［ｎＯ∶Ｂ导电膜研究较少的原因。我研究组从衬底温度、工作压强及溅射功率等工艺参数对ＺｎＯ∶Ｂ的微结构及其光电性能做了较为系统的研究，获得透光率高于９电阻率接近１０％、０－４Ω·ｃｍ的Ｚ本文对工作压强区间ｎＯ∶Ｂ透明导电薄膜，（）薄膜性能的影响做了一定的分析和讨论。０．１～９Ｐａ薄膜样品禁带宽度相对于本征ＺｎＯ出现蓝移现象。关键词：ＺｎＯ∶Ｂ薄膜；

5、溅射气压　磁控溅射；中图分类号：３０４．２　ＴＮ文献标识码：Ａ——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------：／１０．３９６９９７３１．２０１６．０２．０２０ＤＯＩ．ｉｓｓｎ．１００１－ｊ０　引　言具有六ＺｎＯ是Ⅱ－Ⅵ族宽带隙化合物半导体材料，角纤锌矿结构，同时它的生长具有Ｃ轴择优取向性。其晶格常数分别为ａ＝ｂ＝０．

6、３２４９６ｎｍ，ｃ＝室温下的禁带宽度Ｅｇ为３．０．５２０６５ｎｍ，３７ｅＶ。ＺｎＯ原材料无毒、在氢等离子体中化学稳定性好、成本低廉等优良性能而受青睐，ＺｎＯ薄膜可广泛应用在表面声波谐振器、压电器件、ＧａＮ蓝光薄膜的过渡以及透明１］导电膜等［。１　实　验实验采用Ｊ射频ＳＤ－３００高真空磁控溅射镀膜机（电源为１），实验所用靶材为Ｚ３．６ＭＨｚｎＯ∶Ｂ高温烧结的陶瓷靶材（直径５ｃ，靶材所用Ｚｍ）ｎＯ和Ｂ２Ｏ３粉末的质量比为９９∶１。纯度为９９．９９％的氩气作为溅射源。衬底为普通载玻片，用丙酮、无水乙醇及去离子氮气吹干使用。溅射室水依次对其超

7、声清洗１５ｍｉｎ，　的本底真空为５×１，衬底温度为１０－４Ｐａ００℃，靶基目前市场上应用最多的是铟锡氧化物（，但ＩＴＯ）有毒且价格昂贵，多个研究团队在寻Ｉｎ是稀有金属，——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------找其替代材料。硼掺杂氧化锌（ＺｎＯ∶Ｂ）应用作为太阳能电池透明电极，其优点是延长器件的使用寿命和２］拓宽

8、太阳能电池的吸收光谱范围等［，可以应用在硅距为７ｃ，溅射功率１。镀ｍ，８０Ｗ，溅射时间为９０ｍｉｎ膜前，先进行１０ｍｉｎ预溅射以清洁ＺｎＯ∶Ｂ靶材和稳定工艺参数。改变工作压强在０．１，０．５，１．０，２．０，３．５．０，