铝掺杂氧化锌薄膜的制备与发光研究

admin · 发表于 2022-9-5 15:39:25

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透明导电氧化物薄膜材料具有大的载流子浓度和光学禁带宽度，因而表现出优良的光电特性，如低的电阻率和高的可见光透过率等。目前在太阳能电池、平板显示器的透明电极、电磁防护屏以及建筑玻璃的红外反射涂层等方面得到了广泛应用。Al3+掺杂氧化锌(ZnO)(即ZAO)薄膜，由于具有与ITO透明导电薄膜相比拟的对可见光的高透过率和高电导性，又因其原材料在自然界中的储量丰富、易于制造、成本低廉、无毒、热稳定性好和化学稳定性好等优点，已成为替代ITO透明导电薄膜的研究热点。制备ZAO薄膜的方法有很多如磁控溅射、化学气相沉积、脉冲激光沉积、喷涂热分解法、分子束外延和溶胶－凝胶法等，然而从实际应用的角度，这些方法大多需要真空设备，成本相对较高。而溶胶－凝胶法设备简单、易于原子级掺杂且可精确控制掺杂，并能在各种基片上制备均匀掺杂的薄膜。本文中采用溶胶凝胶法制备Al掺杂ZnO(ZAO)，其中二水醋酸锌和六水硝酸铝作为前驱物，然后采用浸渍提拉法镀膜。制备出不同Al掺杂浓度(1、 2、 3、 4、 5、 10at%)的薄膜之后在空气气氛下分别在600C、800C、1000C温度下退火。通过X射线衍射仪，扫描电子显微镜对薄膜结构和表面形貌进行表征，通过荧光光谱仪测量得到薄膜的光致发光图谱。当325nm的近紫外光源激发时，所制备的ZAO薄膜在382nm和761nm两处具有发光峰,并且这两个发光峰呈现蓝移现象，382nm处发光峰为近带边发光峰, 761nm处红色发光峰为ZnO的缺陷氧空位(Ov) 和价带之间跃迁的结果。当Al进入到ZnO薄膜中后，载流子浓度增加而且能级出现简并，费米能级出现的变化相应的拓宽了禁带。因此当Al掺杂浓度增加的时候，两种发光峰的位置同时向更高的能量移动。

铝掺杂氧化锌薄膜的制备与发光研究

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