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氧化锌(ZnO)是一种具有六方纤锌矿晶体结构的宽禁带II-VI族半导体材料,由于其优良的特性,在太阳能电池、紫外探测器、声表面波器件、气敏传感器、透明电极等方面得到了广泛的应用。近年来,由于Al掺杂的ZnO薄膜(AZO)具有与ITO薄膜相比拟的光电性能(可见光区高透射率和低电阻率),又因其价格较低以及在氢等离子体中的高稳定性等优点,已经成为替代昂贵的ITO薄膜的首选材料和当前透明导电薄膜领域的研究热点之一。本文采用直流反应磁控溅射法用Zn(99.99%)掺Al(1.5%)靶制备出高质量的Al掺杂的ZnO(AZO)薄膜,用XRD、AFM、SEM、XPS和紫外可见、红外分光光度计等测试手段对沉积的薄膜进行了表征和分析。分析了AZO薄膜的导电机制,用Van der Pauw方法对样品的电学特性进行了测量。研究了退火温度和氧氩比对光电特性的影响。另外,研究了AZO薄膜的塞贝克效应和磁阻效应。实验结果表明,利用直流反应磁控溅射法制备的AZO薄膜,具有较好的晶体结构和光电特性。XRD表明,制备的薄膜为多晶,具有C轴择优取向。退火处理能使其结晶度提高。薄膜应力随着退火温度的增加而减小,随着氧氩比的增大而增大。AFM和SEM表明,样品表面较平整,粗糙度较小,且晶粒较致密。XPS分析表明:Zn元素仅是以氧化物的形式存在;Al元素含量较少;Ar+刻蚀能使AZO薄膜表面吸附的游离态氧减少。薄膜的光谱分析结果表明:薄膜样品的可见光透射率平均值均在80%以上,随着退火温度的升高,薄膜的透射率稍微增大,且薄膜光吸收边向短波方向移动。但是氧氩比的大小对薄膜的透射率影响不大。AZO薄膜在紫外有很强的吸收峰,在红外区域,其反射率可达70%。薄膜的电学性能分析结果表明, AZO薄膜的电阻率受退火温度和氧氩比的影响较大。随着退火温度的升高,电阻率减小,载流子浓度和迁移率增大。随着氧氩比的增大,电阻率增大,迁移率减小。由以上对AZO薄膜的组织结构和光电性质的研究,我们得到了用直流反应磁控溅射法制备AZO薄膜的最佳工艺条件为:氧氩比0.3/27,衬底温度200℃,工作压强5Pa,靶基距7.5cm,功率58W,退火温度400℃。在此条件下制备的AZO薄膜其透射率高达90%,电阻率可降至10-4?.cm。因此AZO薄膜具有低电阻率、高透射率和高反射率等特点,可作为透明电极用于光电器件中。AZO薄膜的塞贝克效应的结果表明:AZO薄膜具有明显的塞贝克效应,温差电动势随着温差( ?T )的增大而呈线性增大。样品的电阻越大,温差电动势率越小。