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宽带隙半导体Zn1-xMgxO合金在光电应用方面具有的潜力使其受到广泛的关注。由于Mg含量不同可以实现Zn1-xMgxO禁带宽度在3.3~4.0eV范围内的调节,因此Zn1-xMgxO合金被视为理想的异质结势垒层材料。目前,已经制备出具有良好结构特性的n型Zn1-xMgxO,但是制备较高光学特性和良好稳定电学特性的p型Zn1-xMgxO薄膜依然很难。超声雾化热分解法(USP)具有富氧条件下制备薄膜的特点,较易获得p型导电类型的Zn1-xMgxO薄膜。
以下为本论文具体研究内容:
1. 在玻璃衬底上应用USP法制备了不同Mg含量的Zn1-xMgxO薄膜,应用X射线衍射测试(XRD)对薄膜的结构特性进行了分析,测试结果表明所有样品均表现为六方纤锌矿结构上c轴择优取向生长,并且随着Mg掺入量的增加,XRD测试结果中(002)峰所对应的2 θ角增大。应用光致发光谱(PL)测试对薄膜的光学特性进行了研究,测试结果表明随着Mg掺入量的增加,Zn1-xMgxO薄膜的紫外发射峰出现了蓝移的现象,这说明薄膜的禁带宽度是可以调控的。
2. 在eagle2000 衬底上应用USP法制备了N-Al共掺的p型Zn1-xMgxO薄膜,系统分析了不同元素摩尔比下薄膜的电学和结构特性,并对制备条件进行了优化,所得的p型Zn0.93Mg0.07O薄膜电学参数为:电阻率为18.43Ω·m、迁移率为0.362 cm2/V·s、载流子浓度为1.24×1018 cm-3。
3. 在SnO2:F(FTO)衬底上制备了FTO/p-Zn1-xMgxO复合膜,对制备条件进行了优化,并且将复合膜作为前电极应用于微晶硅薄膜太阳电池中,所制备电池效率比单独应用FTO薄膜时增加了0.03%。