论文摘要
氧化锌为直接宽带隙II-VI族化合物半导体材料,室温下禁带宽度3.37 eV,具有优良的可见光透过性;掺入Al施主,能有效改善其电学性能。因而,掺铝氧化锌（AZO）能作为一种性能优良的透明导电薄膜材料应用,代替常用的锡掺杂氧化铟（ITO）薄膜。本文综述了AZO薄膜国际国内研究现况,概述了氧化锌的基本性质,综合考良各种制备薄膜的方法,选用一种环境友好的、适于工业生产的AZO薄膜制备方法——溶胶-凝胶浸渍提拉法。本文重点研究了溶胶-凝胶法制备AZO薄膜的化学反应机理。认为在溶胶中加入单乙醇胺可作为螯合剂。此外,溶胶水解缩聚形成凝胶的过程是在提拉镀膜后,湿膜吸收空气中的水分完成的。因此,每次提拉镀膜后,将湿膜在空气中悬置几分钟有利于薄膜改性。本文实验采用了这一改进措施,得到薄膜样品性能优良。文中通过X射线衍射仪、差热分析仪、场发射扫描电镜、紫外-可见光分光光度计、荧光光谱仪和四探针测试仪,对AZO纳米薄膜性能进行表征,研究了工艺参数对薄膜性能的影响。认为溶胶浓度、掺杂浓度、预热处理温度、退火温度是影响AZO薄膜性能的强相关因素。本文认为,溶胶浓度0.6 mol/L,Al掺杂浓度1.5 at.%,预热处理温度300°C,退火温度550°C时,制备的AZO纳米薄膜有相对较好的光电特性。本文实验还观察到明显的Burstein-Moss、Stokes和退火导致禁带宽度变窄等量子效应,文中对其进行了理论解释。本文得到的AZO纳米透明导电薄膜,透光性十分优良,而导电性有所欠缺,探索在氮气气氛退火对导电性有较大改善。