论文部分内容阅读
透明导电氧化物(Transparent Conductive Oxide,TCO )薄膜的研究最早开始于20世纪初,1907年Badwker首次制备了CdO透明导电薄膜,从此引发了透明导电薄膜的开发与利用。1950年前后出现了SnO2基和In2O3基薄膜,ZnO基薄膜的研究兴起于20世纪90年代。目前,透明导电氧化物薄膜主要包括SnO2 ,In2O3 ,ZnO及上述氧化物的掺杂体系。它们都具有半导体的性质,具有高的载流子浓度和较宽的禁带宽度,因而表现出很好的光电性能,如低的电阻率和在可见光范围内高的透射率。这些特性决定其在太阳能电池、显示器等诸多方面有着十分广阔的应用。本文论述了目前被广泛研究并业已成熟的透明导电氧化物薄膜材料,并对透明导电氧化物半导体薄膜的组成、性质及制备工艺进行论述,介绍制备TCO薄膜的各种方法、特点及在今后研究中需要解决的问题,结果表明:1. ITO薄膜主要成分是In2O3,电阻率介于(10-3<sub><sub><sub>10-5?.cm)之间,可见光的透射率达85%以上,禁带宽度3.55-3.75 eV之间。ITO薄膜的性能虽好,但其蕴藏量和产量均有限,成本较高。因此,人们一直在寻找能够替代ITO薄膜的材料。2.纯SnO2理论上属于典型的绝缘体, SnO2的掺杂氧化物属于透明导电氧化物。经过适当掺杂的SnO2薄膜具有优良的光电特性,常见的此类TCO有掺氟的二氧化锡(FTO)、掺锑的二氧化锡(ATO)和掺磷的二氧化锡(PTO)等。3. ZnO是一种新型的Ⅱ-Ⅵ族直接带隙半导体材料,它蕴藏丰富、材料成本低、具有较宽的禁带宽度(Eg为3.3 eV)较大的激子束缚能(60 meV)和压电效应,并且无毒,是一种环保型材料,在很多领域有着广泛的应用。ZnO:A1薄膜的电阻率为10-3——10-5?.cm,载流子浓度为1020——1021 cm -3,可见光透射率大于85%,禁带宽度约为3.40 eV。ZnO薄膜研究广泛,它的突出优势是原料易得,制造成本低廉,无毒,易于实现掺杂,且在等离子体中稳定性好,因而有可能成为ITO的替代产品,尤其是在太阳能电池透明电极领域。