Al共掺杂对ZnO基透明导电薄膜光电性质和晶体结构的影响-论文.pdf

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1、第35卷第4期发光学报VoI．35No．42014年4月CHINESEJOURNALOFLUMINESCENCEApr．，2014文章编号：1000-7032(2014)04-0393-06H／AI共掺杂对ZnO基透明导电薄膜光电性质和晶体结构的影响宋秋明H，吕明昌1一，谭兴1’2，张康1，杨春雷1中围科学院深圳先进技术研究院中国科学院香港中文大学深圳先进集成技术研究所光伏太阳能研究中心，广东深圳5180552中国科学技术大学纳米科学技术学院．江苏苏州215123)摘要：利用H在ZnO中作为浅施主杂质的

2、特性，研究了H掺杂对ZnO：A1透明导电薄膜特性的影响。通过降低ZnO：A1中A1的含量并同时引入H掺杂，解决了透明导电薄膜中高导电性与高透过率之间的矛盾。H的掺杂可以显著降低ZnO基透明导电薄膜的电阻率，这是由于H一方面作为施主可以提供电子从而提高了自由载流子浓度；另一方面与ZnO品界中的O一结合降低了晶界势垒，提高了载流子迁移率。利用H掺杂，可以在Al掺杂量降低10倍的情况下，仍然能获得低电阻率(6．3X10’4n-em)的透明导电薄膜，同时其近红外波段(1200nm)透光率从64％提高到90％。这

3、种具有高导电性和高透光性的透明导电薄膜可以应用于各类薄膜太阳能电池中以提升器件效率。关键词：H／AI共掺杂ZnO；自由载流子吸收；磁控溅射；薄膜太阳能电池中图分类号：0484．4文献标识码：ADOI：10．3788／fgxb20143504．0393InfluenceofH／A!Co-dopingonEletricalandOpticalPropertiesandCrystalStructureofZnO-basedTransparentConductingFilmsSONGQiu．min91+，LYU

4、Ming—chan91’2，TANXin91'2，ZHANGKan91，YANGChun—lei(1．CenterforPhotmJohaicsandSolarEnergy．CAS／CUHKShenzhenInstituteofAdvancedIntegrationTechnology．ShertdtenInstitutesofAdvancedTechnology，ChineseAcademy"ofSciences，Shenzhen518055，China；2．NanoScienceandTechnol

5、og)’Institute，UniversityrJ厂ScienceattdTechnologyofChina，SuzhOU215123，China)}CorrespondingAuthor．E—mail：qm．song@slat．ac．cnAbstract：ByincorporatingsuitableamountofHdopantsandloweringtheA1contents，theconflictsbetweenlowresistivityandhightransmissionintransp

6、arentconductingfilmshavebeensuccessfullysolved．ThereducedresistivityofZnO：A1filmsbyhydrogendopingisattributedtotheincreasedcarrierdensityandcarriermobility．HydrogenbehavesasashallowdonorinZnOandcanprovideplentyofelectrons．Mostimportantly，itcanincreasethe

7、carriermobilityeffectivelybyloweringthepotentialbarrierbetweenZnOgrainsduetothepassivationofO—defectsaroundgrainboundaries．ThecarriermobilitycanalsobeincreasedduetothelessimpurityscatteringinducedbytheloweringofA1dopantsinZnOfilms．Withhydrogendoping，lowr

8、esistivity(6．3X10“Q·cm)ZnO：A1sampleswithonly1／10ofA1contentscomparedtoconventionalAZOfilmscanbegot．Theopticaltransmittanceinnearinfraredregion(1200nm)increasesfrom64％to90％bycomparingsampleswithoutandwithH-dopingisshown．Thi