Al-Sn掺杂的ZnO薄膜与AZO/p-Si异质结的制备和性能研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaobaitu11
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ZnO是一种直接带隙宽禁带II-VI族化合物半导体材料,特别是掺杂的ZnO薄膜不仅具有类金属的导电性,而且对可见光表现出高透过率。由于ZnO薄膜具备成本低廉、在氢等离子体环境中稳定性高以及容易实现低温沉积等优点,所以在薄膜太阳电池、紫外探测器、发光器件、薄膜晶体管以及平板显示器等领域具有很大的开发潜力,也是最有希望替代ITO薄膜的材料。本文采用射频磁控溅射技术制备了Sn掺杂的ZnO(TZO)薄膜、Al与Sn共掺杂的ZnO(ATZO)薄膜以及AZO/p-Si异质结,研究了Sn溅射功率、衬底温度、生长时间对TZO、ATZO薄膜性能的影响,研究了退火对AZO/p-Si异质结整流特性和光生伏特效应的影响。通过研究得出以下主要结果:1、TZO薄膜:首先通过优化Sn的溅射功率,得出当Sn溅射功率为20W时,TZO薄膜可以获得最小的电阻率为6.99×10-2cm,在400900nm波段平均透过率为77.19%,具有最小的腐蚀电流密度2.59×10-8A/cm2和最大的极化电阻1.20×106;然后研究了衬底温度对薄膜性能的影响,衬底温度由30℃升高到160℃,薄膜的结晶质量得到改善,导电性提高了1.43倍;最后研究了生长时间对TZO薄膜性能的影响,随着生长时间增加,薄膜的结晶质量逐渐变好,平均透过率最高可达80.35%,电阻率最低可达5.04×10-2cm。2、ATZO薄膜:首先通过优化Sn的溅射功率,得出当Sn溅射功率为5W时,ATZO薄膜可以获得最小的电阻率为1.49×10-3cm,在400900nm波段平均透过率为88.77%;当Sn溅射功率为10W时,ATZO薄膜具有最小的腐蚀电流密度1.30×10-8A/cm2和最大的极化电阻1.40×106;然后研究了衬底温度对薄膜性能的影响,衬底温度由30℃升高到160℃,薄膜的结晶质量得到改善,导电性提高了2.55倍;最后研究了生长时间对ATZO薄膜性能的影响,随着生长时间增加,薄膜的结晶质量逐渐变好,平均透过率最高可达90.90%,电阻率最低可达6.93×10-4 cm。3、AZO/p-Si异质结:对退火前后AZO/p-Si异质结的整流特性和光生伏特效应进行了研究,结果表明退火可以改善异质结的整流特性和光生伏特效应。经过退火之后,异质结的整流比是原来的4.71倍,理想因子更趋近于2,光电转换效率提高了0.81%。
其他文献
石墨烯具有优异的物理化学性能,并且拥有较大的比表面积,电学、热学以及机械性能突出。实验室常用的制备方法为氧化还原法,产物称为“还原氧化石墨烯”(RGO)。氧化石墨烯(GO)作为RGO