超声喷雾热解法制备AZO薄膜及其光致发光性能研究
小研透明导电氧化物薄膜的分析
小研透明导电氧化物薄膜的分析1 引言透明导电氧化物(Transparent Conductive Oxide，TCO)薄膜既是金属氧化物又是半导体薄膜材料，也属于光学材料，具有禁带宽、可见光谱区学透射率高和电阻率低等共同光电特性。
透明导电氧化物薄膜最早出现在20 世纪初，1907 年Badeker[1]首次制备出CdO 透明导电薄膜，1950 年前后出现了SnO2 基和In2O3 基透明导电薄膜，ZnO 基透明导电薄膜兴起于20世纪80 年代。
目前透明导电氧化物薄膜主要包括In、Sb、Zn 和Cd 的氧化物及其复合多元氧化物薄膜材料。
即In2O3、SnO2、ZnO、CdO 及其掺杂体系In2O3:Sn(ITO)、In2O3:Mo(IMO)、SnO2:Sb(ATO)、SnO2:F(FTO)、ZnO:Al(AZO)、CdO:In 等。
这类透明导电薄膜都是通过半导体掺杂贡献载流子来降低其电阻率。
它们的基本特点包括：宽禁带值，一般超过3.0eV，因此也具有紫外截止特性；高的可见光透过率，不小于80%；较低的电阻率，低于10-3Ω·cm。
透明导电氧化物薄膜因其既透明又导电的优异性能而得到广泛的应用。
利用TCO 薄膜可见光透过率高的特性可用于平面液晶显示(LCD)、电致发光显示(ELD)、电致彩色显示(ECD)、太阳能电池透明电极等领域[2,3]；利用TCO 薄膜对光波的选择性(对可见光的透射和对红外光的反射)可用作热反射镜，对寒冷地区的建筑玻璃窗起热屏蔽作用，节省能源消耗；利用TCO 薄膜透明表面发热器的功能可用于汽车、飞机等交通工具的玻璃窗上、防雾摄影机镜头、特殊用途眼镜和仪器视窗上形成防雾除霜玻璃[4]。
列出的是透明导电氧化物薄膜的基本特性。
这些材料属于n 型简并半导体，由施主如氧空位和掺杂金属离子等提供约1020cm-3 浓度的自由电子。
2 透明导电氧化物薄膜的制备方法透明导电氧化物薄膜的制备工艺种类繁多。
射频磁控溅射法制备ZnO薄膜
ZnO薄膜的XRD图 薄膜的XRD 图2 ZnO薄膜的XRD图
XRD图显示： 图显示： 图显示
（1）样品均出现了2θ≈34.75°的较强的(002)衍射峰，说明薄 膜具有垂直于基片平面较好的c轴择优取向 （2）2、3、 4号样品中出现了2θ≈72.5°的微弱的(004)衍射 峰，在4号样品中出现了2θ≈32.2°的微弱的(100)衍射峰，其 中(004)峰为(002)晶面的次级衍射峰。 （3）在衬底温度从RT升至250℃的过程中，(002)衍射峰相对 强度随衬底温度升高而增加，薄膜c轴择优取向变好，而当温 度超过250℃以后，(002)峰相对强度变小。
所谓磁控溅射就是在二极溅射的基础上附加一个磁场利用电子在正交电磁场中作螺旋线轨迹运动进一步提高真空溅射镀膜的效率和质量以金属靶材为阴极阳极接地也可以是正电位两极间通入工作气体在此以氩气ar为工作气体当两极间施加高压时电极间的ar发生电离电离产生的电子向阳极作加速运动而ar向阴极作加速运动撞击阴极靶材
二、ZnO薄膜的应用 ZnO薄膜的应用
光电显示领域中的透明电极 太阳能光电转换领域中的异质结 各种压电、压光、 各种压电、压光、电声与声光器件
气敏元件
三、ZnO薄膜的研究进展 薄膜的研究进展
Hang Ju Ko等人利用分子束外延(MBE)方法制备了高 质量的ZnO薄膜；Zhang等人利用分子束外延方法在Al2O3 上制备了 ZnO的发光二极管；Su等人利用等离子体协助分 子束外延(P-MBE)方法制备了ZnO/ZnMgO 单量子阱，结合 理论计算所得在导带和价带中的第一亚带能量分别是 49meV和11meV；Chang等人利用分子束外延生长n-ZnO， 而利用金属有机化学气相沉积p-GaN，发现 n-ZnO/p-GaN 异质结具有发光二极管特性；Gangil等人利用等离子增强的 MOCVD在Al2O3上制备出了N掺杂p型ZnO薄膜，载流子浓 度范围为1013 ~ 1015 cm-3，电阻率为10-1 ~
纳米氧化锌的制备、掺杂及性能研究
2.期刊论文董少英.唐二军.尚玉光.潘乐溶胶-凝胶法制备纳米氧化锌-河北化工2008,31(9)
以醋酸锌为原料,柠檬酸三铵为改性剂,通过溶胶-凝胶法制备了纳米氧化锌.分别研究了主盐浓度、溶剂用量、改性剂用量、胶溶剂种类、干燥温度和时间、煅烧温度和时间等条件的影响.使用傅立叶变换红外光谱仪测定氧化锌前驱体及产物的化学组成,用X射线衍射仪考察氧化锌微粒晶体的晶型结构并计算其大小.最终所得产物粒径在40 nm左右,且分散性较好,颗粒均匀.
9.学位论文沈琳氧化锌纳/微米材料的制备及抗菌性能研究2007
自然界的有害细菌、真菌和病毒等微生物是人类遭受传染、诱发疾病的主要原因。历史上天花、流感肆虐,以及近年来爆发的疯牛病、SARS、禽流感等,一度引起了全世界的恐慌,严重威胁到了人类的健康。在这种形势下,如何有效地抑制有害细菌的生长、繁殖,或彻底杀灭有害细菌这一课题
2.研究了溶胶-凝胶法合成ZnO纳米抗菌材料。用溶胶-凝胶法成功合成了ZnO纳米颗粒,通过改变反应温度、反应时间、反应物浓度、加水量和煅烧温度可以有效地调控纳米ZnO胶粒的尺寸。与水热法制备的ZnO以及市售的产品相比,溶胶-凝胶法制备的ZnO的抗菌效果最好。发现纳米ZnO的抗菌效果与粒径密切相关。其中,粒径5 nm以上的ZnO颗粒粒径越小,抗菌效果越好;而粒径小于5 nm的ZnO颗粒的抗菌效果随粒径减小变差。
6.学位论文权传斌纳米氧化锌及其复合材料的制备与表征2007
纳米ZnO是一种新型Ⅱ~Ⅵ族宽禁带半导体材料,而掺铝氧化锌(ZnO:Al,ZAO)纳米材料以及纳米ZnO的SiO<,2>基复合材料具有优良的光电性能及广泛的应用领域倍受研究人员关注。本论文主要对掺杂的氧化锌纳米材料和纳米氧化锌的复合材料的制备及其光学性能进行研究,并研究了它们的发光机制,探讨材料的合成-结构-性能之间的关系。
【国家自然科学基金】_p型zno薄膜_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140803
2009年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
科研热词 氧化锌 透过率 透明导电 退火 薄膜 耦合模 电阻率 掺杂 态密度 射频磁控溅射 声子衰变 发光光谱 制备 共掺 光致发光 光电特性 zno薄膜 xps raman光谱 p型掺杂 p型zno薄膜 p-n结
53 54 55 56 57 58
n'掺杂zno li相关缺陷 in-n共掺 hall效应 al+n共掺杂 ag掺杂氧化锌
1 1 1 1 1 1
推荐指数 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37
推荐指数 3 3 3 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2011年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
2011年 科研热词 光学和电学性质 p型 pld 自支撑金刚石 等离子体浸没离子注入 磁控溅射 白光发射 氧化锌 探测器 异质结 射频反应磁控溅射 多孔si(ps) 共掺杂 光致发光(pl) zno∶n薄膜 zno:n薄膜 zno x射线衍射(xrd) p-zno 推荐指数 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
科研热词 离子注入 异质结 zno 高背景电子浓度 非欧姆接触 非晶硅顶电池 膜厚 第一性原理 稳定性 磁控溅射 电致发光 电光性质 生长室真空 氧化锌 氢杂质 拉曼光谱 富氧zno 外量子效率 光电性能 zno∶in-n薄膜 p型掺杂 p型微晶硅 p型导电 p-zno cvd cu2o azo∶si
稀土离子掺杂的铝酸锌膜的低压阴极射线发光
Ｊ ｎ． ２ ０ ｕ ，０ ７
文 章 编 号 ：０ ７ ２ ８ （ ０ ７ ０ — ２ ４０ １ ０ — ７ ０ ２ ０ ） ３０ ９ — ７
稀土离子掺杂 的铝酸锌膜 的低压 阴极 射线发光
娄 志东 ， 兰 杰 ， 衣 滕 枫 ， 徐 征 ， 盛 谊 杨
（ 京 交 通 大学 光 电 子 技术 研 究 所 发光 与光 信 息 技 术教 育 部 重 点 实 验 室 ， 京 北 北 １ ０ ４ ， — ｉ ｚ ｄｏ ＠ ｂｔ．ｄ ．ｎ ０ ０ ４ Ｅ ｍａｌ ｈ ｌｕ ｊｕ ｅｕ ｃ ） ：
象 。此 外 ， ｕ掺 杂 的 Ｚ Ａ 膜 在 ８ ０ ℃ 以 上 、 原 气 氛 中 退 火 后 呈 现 Ｅ Ｅ ｎ１ Ｏ ５ 还 的 特 征 发 射 —— 宽 的 蓝 发 射 带 。
关 键 词 ：阴极 射 线 发 光 ； 雾 热 解 法 ； 坐 标 和 色 纯 度 喷 色
文 献标 识 码 ：Ａ
用 Ｃ Ｔ 用 的高 压荧 光粉 会 导 致严 重 的 电流饱 和 Ｒ
中， 我们采 用喷 雾 热解 法 在低 温 （ ０ ７ ０℃ 以下 ） 下 合成 了铥 、 及 铕 离 子 掺 杂 的 Ｚ Ａｌ 膜 ， 究 铽 ｎ 。 Ｏ 研 了其 在较低 电压 （ Ｖ） 发 下 的 阴 极射 线 发 光 ５ｋ 激
显示 属于低压 （～５ｋ 、 电流 （０ ０ ／ｍ２ １ Ｖ） 大 １ ￣１ ０Ａ ｃ ）
示［ 机 械光学 压力 传感 器及 压力 成像 器 件等 方 １ 、
面Ｌ １ 。最近 ， 人 报 道 了过 渡族 金 属锰 （ ） 有 Ｍｎ 掺
杂 的 Ｚ Ａ１ 有很 强 的绿 色 电致 发 光 及 受 激 ｎ 。 具 Ｏ
中 图分 类 号 ： ６ ． ； ４ ＂ ０４ ２ ４ ０ ８ ４
ZnO基透明导电薄膜的生长技术
ZnO基透明导电薄膜的生长技术摘要：透明导电氧化物（tco）金属导电性良好，可见光透过率较高，广泛应用于薄膜太阳能电池，oled，lcds，以及各种汽车应用（如防冻低热导率涂层、光控隐私玻璃等）。
目前in2o3基薄膜的研究最为成熟，然而因为in材料稀有昂贵，越来越多的人转而研究zno基薄膜。
本文报告zno基薄膜的研究现状。
abstract： the transparent conductive oxide（tco） films have the combination of good metallic conductivity and high transmittance in the visible spectra. so that these films were widely used in thin films solar cells，oled，lcds，and all types of automotive environments （such as ice-free low-e coated，switchable sun-control and privacy glazing，etc）. the well-known in2o3 based films are the most intense researched in nowadays. but people turn to the zno based films because of the lack and the high price of in material. this paper reports the development of the producing technique and annealing properties in laboratories.关键词：真空蒸镀；电子束反应蒸发；分子束外延；溅射；脉冲激光沉积；溶胶-凝胶；退火key words： vacuum evaporation；electron beam reactive evaporation；molecular beam epitaxy；sputtering；pulsed laser deposition；sol-gel；annealing中图分类号：tm24 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2013）13-0307-03————————————作者简介：徐莉（1976-），女，山东莒南人，教师，学士，讲师，研究方向为凝聚态物理。
SnO_2纳米薄膜的制备及光学性能研究
二氧化锡（SnO 2）是一种宽带隙半导体材料［1］，禁带宽度3.6～4.0eV ，具有对可见光透光性好、紫外吸收系数大、电阻率低、化学性能稳定等优点，已被广泛应用于高频电子器件、太阳能电池及显示器的电极材料以及气敏传感器［2］等方面。
SnO 2薄膜对于玻璃及陶瓷材料的粘附强度可达200㎏/cm 2［3］。
SnO 2薄膜对环境的相对湿度也十分敏感，国内有研究学者［4］发现，SnO 2薄膜从低湿到高湿响应比较快。
多种工艺可以用来制备二氧化锡薄膜，如磁控溅射、射频溅射、金属有机物热分解法、超声波喷雾热解法、热蒸发法、激光脉冲沉积、化学气相沉积、溶胶-凝胶法等。
其中热蒸发法镀膜具有设备简单、操作容易、成本低廉等优点而成为一种具有重要工艺价值的制备方法。
本研究试图通过对氧化锡薄膜热蒸发制备工艺的探索为工业应用提供参考。
1试验方法将SnO 2粉末放入陶瓷舟中，然后把陶瓷舟置于陶瓷管中心，在陶瓷管的下气流方向等距（7.5cm ）放置Si 片，如图1所示，实验结束后取出坩埚，发现SnO 2体积减少不明显，在适当位置的Si 片上有薄膜沉积。
图1Si 片放置图SnO 2纳米薄膜的制备及光学性能研究陈玉莲，曾大新（湖北汽车工业学院材料工程系，湖北十堰442002）摘要：采用热蒸发法制备氧化锡薄膜，结合相关理论制定了一系列实验。
在不同的工艺条件下制备了氧化锡薄膜，研究了温度、基片距离和环境压力对薄膜的影响，并利用X 射线衍射仪、拉曼谱仪对薄膜进行了成分及结构测试，用阴极发光方法测定了薄膜的发光性质。
关键词：氧化锡；薄膜；热蒸发法；阴极发光中图分类号：TB34文献标志码：A文章编号：1008-5483（2009）04-0056-04Preparation and Optical Property of Nano Tin Oxide Thin FilmsChen Yulian ，Zeng Daxin（Dept.of Material Engineering ，Hubei Automotive Industries Institute ，Shiyan 442002，China ）Abstract ：Tin oxide films have been synthesized by thermal evaporation on the basis of related theo -ries.Tin oxide films were prepared under different deposition conditions.The effect of temperature ，substrate distance and ambient atmosphere on the film were investigated.The obtained films were characterized by XRD ，Raman and spectroscopy.The luminescence properties were also measured by cathodeluminescence.Key words ：tin oxide ；thin film ；thermal evaporation ；cathodeluminescence收稿日期：2009-09-21作者简介：陈玉莲（1982-），女，黑龙江人，硕士生，纳米薄膜材料、碳纳米管复合材料的制备研究。
水热法
高质量氧化锌晶体的水热法合成及其光电性能研究目前尺寸较大的ZnO单晶的生长方法主要有助溶剂法、水热法、气相生长法和柑锅下降法。
1、助溶剂法助溶剂法是利用助溶剂使晶体形成温度较低的饱和熔体，通过缓慢冷却或在恒定温度下通过蒸发溶剂，使熔体过饱和而结晶的方法。
2、气相法气相法是利用蒸汽压较大的材料,在适当的条件下，使蒸汽凝结成晶体的方法，气相法适合于生长板状晶体。
3、坩埚下降法坩埚下降法是让熔体在柑锅中冷却而凝固,凝固过程从钳锅的一端开始逐渐扩散到整个熔体。
4、水热法水热法又称高温溶液法，其中包括温差法、降温法(或升温法)及等温法。
为了提高晶体的生长速度,水热法一般采用双温区高压反应釜,主要依靠容器内的溶液维持温差对流形成过饱和状态(通过隔板和加热来调整温差)。
水热法需要选择合适的矿化剂，并控制好矿化剂浓度，溶解区和生长区的温度和温度差、填充度(控制生长压力)、生长区的预饱和、合理的元素掺杂、升温恒温程序、籽晶的质量以及营养料的纯度等工艺要素，优化各个工艺条件。
微波辅助加热法制备纳米材料研究进展一、微波及其特征与常规加热不同,微波加热是以体加热的方式进行，反应物对微波能量的吸收与分子的极性有关。
微波加热是通过微波与物质相互作用而转变的。
在电磁场的作用下，物质中微观粒子能产生极化。
极性介质在微波场作用下随其高速旋转从而被均匀地加热；对于许多不能直接明显地吸收微波的物质，可选用适当的能强烈吸收微波的催化剂，通过在其表面形成比周围温度更高的“热点”(hotsPot)而加速反应。
利用微波加热,许多反应的速度往往是常规加热的数十倍,甚至数千倍。
微波能在很短的时间内均匀加热,大大消除了温度梯度,使沉淀相瞬间成核,从而获得均匀的超细粉体。
微波辅助加热对化学反应非常复杂的,除了具有热效应外(tharmal effects),还存在一种不是由温度引起的非热效应(加nontharmal effects)，它能改变反应的动力学性质,降低反应的活化能,即微波对化学反应存在着选择性加热的影响(物质分子结构与微波频率的匹配关系),存在着某些特定的非热效应的影响。
CdWO4膜的制备及发光特性的研究
的发 光带 和黄 光 区 域 （ ５ ５ ０～ ５ ０ ｎ 的 发 光带 ８ ｍ） 组 成 。单 斜 晶 系 Ｚ ＷＯ ｎ 和 Ｃ ＷＯ ｄ 具 有 钨 锰 铁
矿 石结 构 ， 间群 为 Ｃ （ ２ ｃ ［ 空 。 Ｐ ／） 。在 这 种 结 构
中， 每个 钨原 子 ｗ 被 最 近 邻 的 ４个 氧 原 子 ０ 及 次近 邻 的两 个 氧 原 子 ０ 包 围 ， 成 八 面体 结 构 ， 组 从而 形 成 对 发 光 起 重 要 作 用 的 阴 离 子 络 合
维普资讯
第２ ２卷
第 ２期
液
晶
与
显
示
Ｖｏ ＿ ２． ． Ｉ ２ ＮＯ ２
Ａ ｐ ．。 ０ ７ ｒ ２ ０
２０ ０ ７年 ４月
Ｃｈｎ ｓ ｏ ｒ ａ ｆＬｉｕｄＣｒ ｓａｓａ ｄ Ｄｉｐａ ｓ ｉｅ ｅＪ ｕ ｎ ｌｏ ｑ ｉ ｙ ｔｌ ｎ ｓ ｌｙ
紫外 光及 阴极 射 线 激 发 下 发 出 蓝 绿 光 ， 光 谱 为 一 宽 蓝 绿 发 光 带 。 利 用 高 斯 函数 进 行 拟 合 ， 其
发 现 此 发 光 由 ３ 发 光 带组 成 ： 个 峰值 位 于 ４ ５ｎ （ ． １ｅ 个 一 ９ ｍ ２ ５ Ｖ）的 主发 光 带 ， 外 两 个 分 别 另 位 于 ４ ４ｎ （． Ｏｅ ４ ｍ ２ ８ Ｖ）和 ５ ５ｎ （ ．８ｅ 的 发 光 带 。证 实 了峰 值 位 于 ４５ｎ ２ ５ Ｖ） ４ ｍ ２ ２ Ｖ） ９ ｍ（ ． １ｅ 的 主 发 光 带 和 氧 空 位 无 关 ， 由 阴 离 子 络 合 物 ｗ ｏ 一 的 发 光 引 起 的 。 研 究 了 退 火 温 度 对 是 ｛ Ｃ ｗ 膜 发 光 特 性 的影 响 。 随着 退 火 温 度 的 升 高 ， 光 亮 度 和 效 率 增 大 。样 品 的 亮 度 随 外 ｄ 发
ZnO应用情况
ZnO纳米结构的实际应用
染料敏化ZnO纳米线阵列太阳能电池 纳米尺寸效应发光之LED、OLED 纳米表面性质应用之OLED等器件 电极、空穴 注入层、传输层、缓冲层等
红外反射膜 选择投射莫 气敏元件
电炉、干燥箱观察窗
太阳光聚热器
ZnO半导体器件
ZnO-LED
–
MIS结构、异质结结构、同质结结构、PIN结构、 多量子阱结构 多为PV型，常规MSM结构
紫外光电探测器
–
紫外激光器 ZnO基TFT（IGZO TFT） ZnO压电、气敏、压敏器件等
ZnO的纳米结构
Wurtzite ZnO: spontaneous polarization
ZnO的能带结构
ZnO 直接带隙 宽禁带3.37eV 由于六方纤锌矿结构对称性 较低，ZnO能带较复杂。其 价带导带的能隙有O-2p,Zn4s态决定 对ZnO能带的深入研究最早 是Thomas，后来Shindo和 Lambrecht等人作了进一步研 究之后，人们对ZnO的能带 结构做了更深入的探索，为 ZnO能带工程打下良好基础。
ZnO透明导电膜的应用
LCD，ELD，ECD，PHD
OPB 摄像元件 图像传感器 遮光玻璃 输入画面用开关，接触式面板，触摸屏 防静电膜 电磁波屏蔽
透明电极
电学 方面 的应 用
仪表窗口
防雾防霜玻璃：汽车，飞机挡风玻璃，相机，滑雪眼镜
面发热膜
光学 方面 的应 用
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第３８卷第１期 ２Ｏｌ５年３月 辽宁师范大学学报（自然科学版）
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ） Ｖｏ１．３８ Ｎｏ．１
Ｍａｒ． ２０１５
文章编号：１０００ １７３５（２Ｏ１５）０１－００３６—０５ ｄｏｉ：１０．１１６７９／ｌｓｘｂｌｋ２０１５０１００３６
超声喷雾热解法制备ＡＺＯ薄膜及其光致发光性能研究 王玉新， 阎 坤， 丛彩馨， 宋 勇， 孙景昌， 吴 齐， 张兴元 （辽宁师范大学物理与电子技术学院，辽宁大连１１６０２９） 摘 要：利用超声喷雾热解法以乙酸锌、硝酸铝为Ｚｎ、Ａ１源配制前驱体溶液，按不同的 Ｚｎ、Ａ１原子比（１：０．０２，１：０．０３，１：０．０４，１：０．０５和１：０．０６）在单晶硅（１００）衬底上 制备出具有较好光致发光性能的ＺｎＯ：Ａ１（ＡＺ０）薄膜．采用Ｘ射线衍射仪（ＸＲＤ）、扫描 电子显微镜（ＳＥＭ）和光致发光谱（ＰＬ）表征了样品的晶体结构、表面形貌和光致发光性 能．结果表明：所制各样品属于纤锌矿ＺｎＯ结构，且择（００２）取向生长，薄膜表面比较平 整，具有较好的光致发光性能．并且Ａ１掺杂量对ＡＺＯ薄膜的紫外发射性能有重要影响， 随着Ａｌ掺杂量的增加，紫外发射峰先蓝移后红移．在Ｚｎ、Ａ１原子比为１：０．０４时得到 的ＡＺ（）薄膜结晶质量最好，蓝移量最大，光致发光性能最佳． 关键词：ＡＺＯ薄膜；超声喷雾热解；光致发光谱；表面形貌；薄膜结构 中图分类号：Ｏ４８４．１ 文献标志码：Ａ
南于半导体透明导电氧化薄膜（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｏｘｉｄｅ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ，简称ＴＣＯ）具有较高 的可见光透过率（＞８０ ）和较低的电阻率（＜１０。Ｑ・ｃｍ）等特性而在光电信息材料领域扮演着重要的 角色，被广泛地应用于各种光电器件中，如太阳能电池、平板显示器件、节能窗口、热反射镜、飞机及汽 车的挡风玻璃等口 ．多种基体如ＳｎＯ。、ＩｎＯ。及ＺｎＯ等相继被用来制备ＴＣＯ，目前ＴＣＯ功能材料中 使用最广、最成熟的是氧化铟锡（ＩＴＯ），但近年来Ａ１掺杂ｚｎｏ（ＡＺｏ）透明导电薄膜被认为是最具发 展潜力的薄膜材料 伽．与ＩＴＯ相比，ＡＺＯ价格便宜、来源丰富、无毒无污染、稳定性高、易于加工，同 时又具有与ＩＴ（）相比拟的光电特性等突出优点，正在逐渐替代ＩＴＯ薄膜成为新一代透明导电材 料 ．同时，由于室温下ＺｎＯ的禁带宽度约为３．３７ ｅＶ，激子结合能为６Ｏ ｍｅＶ，可用作紫外探测器， 在其巾掺入不同含量的Ａｌ可改变ＺｎＯ的带隙宽度，从而使探测器和吸收截止边可调 ，因而对 ＡＺＯ薄膜的Ａｌ掺杂量研究具有重要的实际意义． ＺＡＯ薄膜的常用制备工艺有：磁控溅射法口。。 ，金属有机化学沉积法 ，溶胶一凝胶法Ｅ６，９］，脉冲激 光沉积法 和超声喷雾热解法［３ 等．其中研究和应用最广泛的是溅射技术，而工艺最简单、在常压 下即可实现薄膜制备且最容易实现掺杂的是超声喷雾热解法．笔者采用超声喷雾热解法在硅衬底上制 备了一系列ＡＺ（）薄膜，并重点分析了Ａｌ掺杂量对ＡＺＯ薄膜结构和光致发光性能的影响．
１ 实验 采用超声喷雾热解法 在单晶硅（１００）衬底上沉积Ａｚ（）薄膜，前驱体溶液为乙酸锌（ｚｎ（ｃ ＣＯＯ）。・ 收稿日期：２Ｏ１４一ｌＯ ３１ 基金项目：国家自然科学基金项目（１１００４０９２）；大连市科学技术基金项目（２０１３Ｊ２１ＤＷ０２６） 作者简介：王玉新（１９７４一），女，辽宁辽阳人，辽宁师范大学副教授，博士．Ｅ—ｍａｉｌ：ｙｕｘｉｎｗａｎｇ１７８＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ 第１期 王玉新等： 超声喷雾热解法制备ＡＺＯ薄膜及其光致发光性能研究 ３７ ２Ｈ Ｏ）和硝酸铝（ＡＩ（ＮＯ３）。・９Ｈ Ｏ）的水溶液，溶液中Ｚｎ和Ａｌ的原子比分别为１：０．０２，１：０．０３， １：０．０４，１：０．０５和１：０．０６．前驱体溶液经超声雾化后在Ｏ。载气的作用下携送至喷嘴到达加热的硅 衬底上完成雾化热解过程．实验中的各个参数如下：载气流量为１．２ Ｌ／ｍｉｎ，喷嘴到衬底之间的距离为 ４ ｃｍ，喷雾时间为５ ｒａｉｎ，衬底温度为４７０℃．待反应完成后关闭加热器使衬底自然冷却后再取出样品． 薄膜结构由ｘ射线衍射多晶衍射仪（ｘＲＤ）（Ｒｉｇａｋｕ Ｄ／ＭＡＸ ＰｓＰｃＭＤＧ ２０００，Ｃｕ Ｋ ， 一 ０．１５４０５９ ８ ｎｍ）测量；采用ＳＵ一８０００型扫描电子显微镜（ＳＥＭ）观察样品的表面形貌；用光致发光测试 系统（ＰＬ，Ｈｅ—Ｃｄ，３２５ ｎｍ）检测了样品的光致发光特性．
２ 结果与讨论 ２．１ ＸＲＤ分析 图１是Ｚｎ和Ａｌ的原子比分别为１：０．０２，１：０．０３，１：０．０４，１：０．０５和１：０．０６时，在单晶硅衬 底上制备的ＡＺＯ薄膜样品的ＸＲＤ谱．由图可知，５种掺杂量的衍射峰都属于纤锌矿ＺｎＯ结构，且择 （００２）取向生长，说明Ａｌ的掺入并没有改变ＺｎＯ薄膜的晶体结构，而是取代了Ｚｎ的替位杂质．随着 Ａ１掺杂量不断增加，薄膜结晶性能有着显著变化：当Ｚｎ、Ａｌ原子比从１：０．０２增加到１：０．０４时， （００２）衍射峰强度增强，半高宽变窄，结晶性能趋好；当Ｚｎ、Ａ１原子比从１：０．０４增加到１：０．０６时， （００２）衍射峰强度减弱，半高宽变宽，结晶性能趋差．由此可见，ＡＩ掺杂量对ＡＺＯ薄膜的结晶性能有重 要影响，适量的Ａｌ掺杂可使薄膜的结晶质量提高．在本实验条件下，最优Ｚｎ、Ａ１原子比为１：０．０４，此 时ＡＺＯ薄膜（００２）衍射强度最强，半高宽最窄．我们认为掺入适量的Ａｌ原子可占据ＺｎＯ中的Ｚｎ空位 等本征缺陷，从而使得薄膜结晶性能有所提高，而过量的Ａｌ掺入则会改变喷雾热解过程中Ｚｎ和。的 扩散速度，同时也改变了晶向的表面能，从而导致了薄膜结晶质量下降．
毒 篓
图１ 不同Ａｌ掺杂浓度下的ＡＺＯ薄膜的ＸＲＤ图像 Ｆｉｇ．１ ＸＲＤ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｏｆ ＡＺＯ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ ｇｒｏｗｎ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ａｌ ｃｏｎｔｅｎｔ
２．２ ＳＥＭ分析 结合ＸＲＤ测量结果，我们选取（００２）取向性较好的３个样品做了ＳＥＭ测试，图２是Ｚｎ、Ａ１原子 比分别为１：０．０３，１：０．０４和１：０．０５时的ＳＥＭ照片．从图中可以看出，３个样品结晶质量均较好， 薄膜表面比较平整，没有大尺寸缺陷，因而满足光学薄膜质量方面的要求．但经细致分析三者也有不 同，与图２（ｂ）相比，图２（ａ）晶粒间隙较大，晶粒大小不够均匀，晶粒生长方向杂乱，有垂直衬底方向生 长的、也有与衬底成一定角度或平行衬底方向生长的；图２（ｃ）晶粒排列紧密，除有部分晶粒垂直衬底 第１期 王玉新等： 超声喷雾热解法制备ＡＺＯ薄膜及其光致发光性能研究 ３９ ３ 表１ 不同Ａｌ掺杂浓度下ＡＺＯ薄膜的紫外发射峰值和禁带宽度理论计算值 Ｔａｂｌｅ １ ＮＢＥ—ｐｅａｋ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｔｈｅ ｂａｎｄ ｇａｐ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ＡＺＯ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ
结论 采用超声喷雾热解法，分别以乙酸锌和硝酸铝为Ｚｎ、Ａ１源按不同的Ｚｎ、Ａ１原子比配制前驱体溶 液，在单晶硅（１００）衬底上制备出具有较好光致发光性能的ＡＺＯ薄膜，研究了Ａｌ掺杂量对ＡＺＯ薄膜 的结构、表面形貌及光致发光性能的影响．结果表明，Ａｌ掺杂量对ＡＺＯ薄膜的结构和光致发光性能有 重要影响，在Ｚｎ、Ａ１原子比为１：０．０４时所得的样品沿（００２）方向择优生长，表面晶粒致密平整，结晶 质量最好、光致发光性能最佳．
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