Al:ZnO/GaN/Al 2 O 3 导电薄膜制备及机理研究

发布时间：2022-01-15 04:27

　　氧化锌是一种宽带隙（3.37eV）、较大激子结合能（60meV）的Ⅱ-Ⅵ族金属氧化物,具有非常好的光学和电学性能。因此,氧化锌基透明导电薄膜材料可用于制备液晶面板、太阳能电池等中透明电极。目前ITO透明导电薄膜在透明导电领域中占据绝对的主导地位,短时间内难以撼动其市场地位,但是鉴于Al3+掺杂的ZnO（AZO）薄膜具有可媲美ITO的电学性能和可见光区域的高透过率且具有低成本、资源广等优势,是最有希望替代ITO薄膜并且成为大量使用的透明导电薄膜材料。因此对AZO进行理论和实验探究具有非常高的实用价值。本文使用第一性原理,借助CASTEP模块,计算了 AlyZn1-yO（y=0,0.0625,0.125）的结构参数、带隙、光学性能;使用溶胶-凝胶工艺,分别在玻璃衬底和GaN/Al2O3衬底上生长了较高质量的AZO薄膜,研究了 Al3+掺杂浓度、薄膜厚度、预处理温度和退火温度对薄膜结构、表面、电学性能和光学性能的影响。研究发现:采用GGA+U计算方法得到了与纯ZnO实验值非常接近的结构参数;电子结构分析表明,Al掺杂ZnO与纯ZnO同是直接带隙半导体材料,A1掺杂在费米能级和导带低产生杂质能... 

【文章来源】：昆明理工大学云南省

【文章页数】：95 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．２磁控濺射原理示意图??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｍａｇｎｅｔｒｏｎ?ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ??

图１．３激光脉冲沉积原理示意图??Ｆｉｇ．?１．３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＰＬＤ??备薄膜具有许多技术优势：??可以用于制备多元化合物薄膜、单一取向的织构膜和外延晶格薄膜；??制膜效率高，衬底温度要升温慢；??工艺参数任意调节，对靶材的种类没有限制；??生长过程可通入不同性质的气体，提高薄膜的质量。??很明显，就是不能制备大面积的均匀薄膜，生长速率较低年美国贝尔实验室就釆用ＰＬＤ方法成功制备出Ｙ系超导衬底上以ＺｎＯ陶瓷为靶材，沉积了?Ａ１浓度为２?ｗｔ．％的区域的平均透过率在８０％以上，吸收限发生了明显

提拉法的原理其实也很简单，就是物体在地球上具有一定大小的且方向指向??地心的重力，液膜在重力作用下向地心方向铺展，形成膜状形态。其原理示意图??见图２．３。从图２．３可看出改法设备相比旋涂，设备比较简单，但是在提拉时候要??确保工作台无振动，否则振动首先会引起液面的波动和衬底的振动，进而使这一??层膜出现微小的不连续现象。还有就是提拉需要重复多次（１０￣２０次）才能达到??使用要求，这是提拉法的原理的限制：改法镀完一层膜后需要在将衬底浸入到溶??胶中，在提拉镀下一层，在这个过程中，上一层膜可能会在溶胶中小部分的溶解，??．重新进入到溶解体系中，造成单层膜厚较小；旋涂的每一层膜是数滴溶解液滴在??衬底上铺展成膜，虽然会有小部分被甩飞而轻度损失，但是其不会发生像溶提拉??工序那样的小部分溶解，因此，就单层厚度而言，旋敷涂膜要厚得多。??２６??


本文编号：3589899