ZnO薄膜的光電性能

ZnO薄膜的光電性能張亞莉13723159ZnO薄膜的光電性質(zhì)近年來，透明導(dǎo)電氧化物薄膜材料因其在光學(xué)、電學(xué)、壓電等方面的特性廣為人們所研究,ZnO薄膜就是其中一種。ZnO薄膜是一種重要的透明導(dǎo)電膜具有原材料廉價(jià)，無毒，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，易于制備，性能價(jià)格比高等優(yōu)點(diǎn)。ZnO薄膜簡(jiǎn)介ZnO薄膜的光電性質(zhì)光電性質(zhì)的影響因素ZnO薄膜的應(yīng)用ZnO薄膜簡(jiǎn)介氧化鋅是直接寬禁帶半導(dǎo)體材料，室溫下的禁帶寬度約3.3eV，大于可見光的光子能3.10eV，因此在可見光波段(400nm－800nm)ZnO的透射率很高。

此外，ZnO的一個(gè)突出特點(diǎn)是具有高達(dá)60meV的激子束縛能。ZnO薄膜主要用于太陽能電池，它與之前所用的氧化銦錫(ITO)和二氧化錫透明導(dǎo)電薄膜相比，生產(chǎn)成本低，無毒，穩(wěn)定性高(特別是在氫等離子體中)，對(duì)促進(jìn)廉價(jià)太陽電池的發(fā)展具有重要意義。

ZnO薄膜簡(jiǎn)介ZnO薄膜簡(jiǎn)介真空蒸發(fā)鍍膜法磁控濺射鍍膜法射頻反應(yīng)電子鍍法脈沖激光沉積(PLD)分子束外延金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)化學(xué)氣相沉積法噴射熱解法溶膠－凝膠法制備方法化學(xué)法物理法第一，寬帶隙使ZnO在可見光波段(400~800nm)有高達(dá)80%的光學(xué)透過率，ZnO材料高激子結(jié)合能使其在室溫下的受激輻射能在較低閾值出現(xiàn)，是一種理想的紫外光發(fā)射材料。ZnO薄膜簡(jiǎn)介ZnO薄膜的光電性質(zhì)光電性質(zhì)？第二，ZnO高熔點(diǎn)的物理特性(1975)℃，使其具有很好的熱化學(xué)穩(wěn)定性。ZnO薄膜可在低于600℃下獲得，有利于降低設(shè)備成本，可大大減少高溫制備條件下產(chǎn)生的缺陷，提高薄膜質(zhì)量。ZnO薄膜的光電性質(zhì)光電性質(zhì)？ZnO薄膜的光電性質(zhì)第三，ZnO是至今為止Ⅱ-Ⅵ族半導(dǎo)體材料中最硬的一種，可以避免像其它Ⅱ-Ⅵ族材料在光發(fā)射器件應(yīng)用中出現(xiàn)的增殖現(xiàn)象。光電性質(zhì)？為分析ZnO薄膜的綜合光電特性，引入品質(zhì)因子作為量化ZnO薄膜綜合光電特性的指標(biāo)：式中FTC

,RS,T分別為樣品的品質(zhì)因子，方塊電阻,透光率。其中Ｔ的取值為樣品在360~960nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的平均透光率。FTC的值越大,樣品的綜合性能越好.ZnO薄膜的光電性質(zhì)蒸發(fā)鋁膜、導(dǎo)電漆膜、印制電路板銅箔膜等薄膜狀導(dǎo)電材料，衡量它們厚度的最好方法就是測(cè)試它們的方阻。什么是方阻呢？方阻就是方塊電阻，指一個(gè)正方形的薄膜導(dǎo)電材料邊到邊“之”間的電阻，如圖所示，即B邊到C邊的電阻值。方塊電阻有一個(gè)特性，即任意大小的正方形邊到邊的電阻都是一樣的，不管邊長(zhǎng)是1米還是0.1米，它們的方阻都是一樣，這樣方阻僅與導(dǎo)電膜的厚度等因素有關(guān)。ZnO薄膜的光電性質(zhì)（一）退火溫度（二）絡(luò)合劑（三）沉積溫度光電性質(zhì)的影響因素退火溫度光電性質(zhì)的影響因素在室溫下，采用直流磁控濺射法，以載玻片作為襯底，淀積出ZnO薄膜。在常壓氫氣氣氛中以不同溫度對(duì)樣品進(jìn)行退火處理。制備方法：圖１不同退火溫度的ZnO薄膜的XRD圖譜Fig1XRDpatterns

oftheZnOfilmsannealedunderdifferenttemperatures光電性質(zhì)的影響因素光電性質(zhì)的影響因素圖2不同退火溫度樣品的透射光譜Fig2Theopticaltransmittancespectraofthesamplesannealedunderdifferenttemperatures光學(xué)性能光電性質(zhì)的影響因素光電性質(zhì)的影響因素圖3不同退火溫度樣品的方塊電阻Fig3Thesheetresistanceofthesamplesannealedunderdifferenttemperatures電學(xué)性能光電性質(zhì)的影響因素表1各個(gè)樣品的FTC值Table1TheFTCvalueofthesamples光電性質(zhì)的影響因素光電性質(zhì)的影響因素光電性質(zhì)的影響因素1隨著退火溫度的增加，ZnO薄膜的平均晶粒尺寸增加，結(jié)晶性越來越好；2ZnO薄膜的光電性能發(fā)生了改變，在360-960nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的透光率都有所下降，隨著退火溫度的增加，ZnO薄膜的方塊電阻逐步減??；3隨著退火溫度的增加，品質(zhì)因子先增加后減小，當(dāng)退火溫度為500℃時(shí)最大，即具有最佳綜合光電性能。結(jié)論：光電性質(zhì)的影響因素絡(luò)合劑光電性質(zhì)的影響因素在400℃預(yù)處理溫度下，以醋酸鋅為前驅(qū)體，分別以乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)和三乙醇胺(TEA)為絡(luò)合劑，在普通玻璃載玻片上采用溶膠-凝膠技術(shù)成功地制備ZnO薄膜。制備方法：圖4在400℃下，以不同絡(luò)合劑制備的ZnO薄膜XRD譜圖(a.MEA;b.DEA;c.TEA)光電性質(zhì)的影響因素光電性質(zhì)的影響因素光吸收性能圖5在400℃下，以不同絡(luò)合劑制備的ZnO薄膜的UV—Vis譜圖(a.MEA;b.DEA;c.TEA)光電性質(zhì)的影響因素光電性質(zhì)的影響因素圖6在400℃下，以不同絡(luò)合劑制備的ZnO薄膜的光電流(a.MEA;b.DEA;c.TEA)光電性質(zhì)的影響因素電學(xué)性能光電性質(zhì)的影響因素3種絡(luò)合劑都成功地制備出了C軸擇優(yōu)取向的ZnO薄膜，但制備的薄膜結(jié)構(gòu)不同,并導(dǎo)致其性能有較大的差異。其中，以MEA為絡(luò)合劑制備的ZnO薄膜有較突出的C軸擇優(yōu)取向,具有較高的光電流。光電性質(zhì)的影響因素結(jié)論：沉積溫度光電性質(zhì)的影響因素在較高溫度的非水溶液體系下,采用陰極電沉積法,用ZnCl2的二甲基亞砜溶液做電解液，在導(dǎo)電玻璃上制備了ZnO薄膜。制備方法：圖7不同沉積溫度下薄膜的XRD圖E1=180℃，E2=150℃，E3=120℃，E4=90℃光電性質(zhì)的影響因素光電性質(zhì)的影響因素圖8不同沉積溫度下薄膜的透射譜E1=180℃，E2=150℃，E3=120℃，E4=90℃光電性質(zhì)的影響因素光學(xué)性能光電性質(zhì)的影響因素圖9ZnO薄膜的面電阻值隨電解液溫度的變化E1=180℃，E2=150℃，E3=120℃，E4=90℃光電性質(zhì)的影響因素電學(xué)性能光電性質(zhì)的影響因素1隨電解液溫度的升高，薄膜的晶粒逐漸長(zhǎng)大，但薄膜的禁帶寬度和面電阻減小了，當(dāng)電解液溫度為180℃時(shí)制備的ZnO樣品的面電阻值最小為7.57×104。2除180℃沉積溫度下制備的樣品以外，其他溫度下制備的ZnO薄膜在可見光區(qū)域的透過率均接近甚至高于80％。光電性質(zhì)的影響因素結(jié)論：ZnO晶體結(jié)構(gòu)和光電特性，在光顯示、光照明、光存儲(chǔ)以及光探測(cè)等領(lǐng)域具有誘人的應(yīng)用前景：ZnO薄膜的應(yīng)用(1)太陽電池(2)全色大屏幕顯示器(3)照明工程(4)高密度存儲(chǔ)(5)紫外光探測(cè)器(6)與GaN互作緩沖層參考文獻(xiàn)[1]HusnaJ,AliyuMA,etal.InfluenceofannealingtemputeratureonthepropertiesofZnOthinfilmsgrownbysputtering[J].EnergyProcedia,2012,25:55-61.[2]ZhuMW,XiaJH.Heat-activatedStructuralEvolutionofSol-gel-derivedZnOThinfilms[J].JCrystGrowth,2008,310(4:816-823).[3]FahoumeM,Maghfoul(),AggourM,etal.GrowthandcharacterizationofZnOthinfilmspreparedbyelectrodepositiontechnique[J].SolarEnergyMaterialsandSolarCells,2006,9