溶胶—凝胶法制备al掺杂zno（azo）薄膜及其性能研究

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1、溶胶．凝胶法制备Al掺杂ZnO(AZO)薄膜及其性能研究摘要透明导电氧化物薄膜因其具有低的电阻率和在可见光范围内高的透射率，在太阳能电池、液晶显示等领域获得了广泛应用。透明导电氧化物薄膜主要包括Sn02、In203、ZnO及上述氧化物的掺杂系列。ZnO薄膜由于具有优异的压电、光电、气敏、压敏等特性，近年来受到广泛关注。Al”掺杂的ZnO(简称AZO)薄膜因其具有优良的光电性能已成为研究热点之一。本文以二水合醋酸锌(Zn(CH3COO)2·2H20)作为前驱体，乙二醇甲醚(C3HB02)作为溶剂，乙醇氨(HOCH2CH2NH2)作为稳定剂，

2、采用溶胶一凝胶法在玻璃基体上制备了AZO薄膜。主要研究了掺杂浓度(0％-12％)、退火温度(400"12～600℃)以及退火气氛(空气、氢气和氩气)对薄膜晶体结构、透射率及电阻率的影响。利用X射线衍射(xRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、光谱仪、四探针测试仪等对制备的AZO薄膜进行了表征和性能研究。研究表明：采用溶胶一凝胶法所制备的AZO薄膜为纤锌矿型结构，退火温度为500℃时薄膜择优取向最强。不同浓度的A13+掺杂0at％～12at％)均能提高其导电性能，掺杂浓度为2％时，薄膜电阻率最低。退火温度与退火气氛对

3、薄膜的电阻率也有明显的影响。掺杂浓度为2％时，空气中不同温度下退火处理，500℃下薄膜电阻率最低，为5．180×10“Q·cm；500℃下不同气氛处理，氢气中退火处理的薄膜电阻率最低，为2．238x10“Q·cm。退火温度与退火气氛对薄膜的透射率影响不大，薄膜在可见光区的透射率均在85％到90％左右。关键词；AZO薄膜；溶胶．凝胶；A13+掺杂；退火处理；光电性能PREPARATlONoFAL．DoPEDZNoFlLMSBYSOL．GELMETHODANDSTUDYoFTHEIRPRoPERTIESAbstractTransparentc

4、onductiveoxidethinfilmsexhibitlowresistivityandhightransmittanceinthevisiblelightrange．Itwaswidelyappliedtovariousdevicesincludingsolarcell，liquidcrystaldisplayastransparentandconductiveoxideelectrodes．TransparentconductiveoxidethinfilmsmainlyincludeSB02，In203，ZnOandtheir

5、dopedsystem．ZnOthinfilmshaverecentlygainedmuchattentionduetotheirgoodpiezoelectric，photoelectric，gassensitivityandstresssensitivitybehaviors．TheA13+．dopedZnO(AZO)thinfilmshavebecomeoneofthefocusesresearchbecauseofitsexcellentopticalandelectricalproperties．Inthispaper，theA

6、1’+dopedZnOthinfilmsweredepositedonglasssubstratesbysol-gelmethod．Thecrystalstructure，transmittanceandresistivityofthinfilmsweremainlyresearchedwithdifferentdopantconcentration(1at％一12at％)，annealingtemperaturesandatmospheres．Therangeofannealingtemperatureswerefrom400℃to60

7、0℃．andtheannealingatmosphereswereair,H2andAt．X·raydiffraction(XRD)，scanningelectronmicroscope(SEM)，X—rayphotoelectronspectroscopy(xPs)，spectrophotometerandfour-pointprobemethodswereemployedtocharacterizeandanalyzethefilms．TheresultsshowedthatAZOthinfilmspreparedbysol-gelm

8、ethodhavepolyerystallinehexagonalwurtzitestructure．Thethinfilmsannealedat500"Cintheairhavethestr