溶胶-凝胶法制备Na/Mg共掺ZnO薄膜的特性研究

利用溶胶-凝胶旋涂法制备了Na/Mg共掺ZnO薄膜。通过与未掺杂及只掺Mg的ZnO薄膜的对比分析,重点研究了Na/Mg共掺ZnO薄膜的结构、光学及电学特性。扫描电子显微镜(SEM)图像、X射线衍射(XRD)图谱、透射光谱及PL谱的分析结果表明,Na/Mg共掺有利于提高ZnO薄膜的结晶特性及c轴择优取向性。Na/Mg共掺会使得ZnO薄膜的禁带宽度增加,但增加的幅度小于单独掺Mg引起的禁带宽度增加。消除氧空位缺陷后,Na/Mg共掺ZnO薄膜将是一种很好的紫外发光材料。霍尔效应分析结果表明,Na/Mg共掺杂可将ZnO薄膜导电性从N型转变为P型,且使电阻率有很大幅度的增加。

Na/Mg共掺ZnO薄膜的溶胶-凝胶法制备及特性研究

利用溶胶-凝胶旋转涂膜法在耐热玻璃衬底上制备了不同膜厚的Na/Mg共掺ZnO薄膜。重点研究了膜厚对Na/Mg共掺ZnO薄膜结构和光学特性的影响。扫描电子显微镜（SEM）图像和X射线衍射（XRD）图谱分析结果表明,膜厚为200~500 nm时,随着膜厚的增加,薄膜的结晶性、致密性及c轴择优取向生长特性都呈现出先增强后降低的趋势。透射光谱分析结果表明,薄膜在可见光范围内的平均透光率随着膜厚的增加而显著下降。实验条件下,膜厚约为300 nm的Na/Mg共掺ZnO薄膜具有优良的结构特性和透光特性。荧光光致发光（PL）谱表明该薄膜中缺陷很少,是优良的紫外发光材料。

Li,Mg共掺对ZnO薄膜的晶体结构和光学性能的影响

通过sol-gel旋涂法在抛光石英玻璃衬底上制备了不同Li,Mg掺杂浓度的ZnO薄膜,并使用XRD、SEM、UV-VIS等测试手段分析研究了不同Li,Mg掺杂浓度对ZnO薄膜微观结构和光学性能的影响。结果表明:Li,Mg掺杂后,薄膜仍保持六角纤锌矿结构,并有利于沿(002)方向择优生长,由SEM图可知随着Li,Mg的掺入,薄膜结晶质量、薄膜致密度、表面平整度以及薄膜晶粒均匀性有着明显的改善;在光学上,Li,Mg共掺对于薄膜透过率影响不明显,透过率均大于80%,并且Li,Mg共掺后使得薄膜禁带宽度增大。

Mg,Sn共掺对ZnO薄膜光电性能的影响

采用溶胶-凝胶旋涂法在石英衬底上制备了不同Mg,Sn掺杂比例的ZnO薄膜,研究了不同Mg,Sn比例对ZnO薄膜微观结构、表面形貌和光电性能的影响及其内在机制。结果表明:Mg,Sn掺杂后薄膜仍保持六方纤锌矿结构并沿(002)方向择优生长,掺入2%的Mg后,晶粒有所长大,保持2%Mg不变,随着Sn的掺入,薄膜晶粒减小,但薄膜的致密度、表面平整度以及薄膜晶粒均匀性却有明显的改善;适量Mg,Sn掺杂,一方面,因Mg,Zn离子的金属性差异和Sn4+替位Zn2+晶格位置提供两个自由电子使薄膜载流子浓度增加产生Burstein-Moss效应,另一方面,因晶粒尺寸变小产生量子限域效应,薄膜禁带宽度增大,同时可见光透过率也有着明显提高;Mg,Sn共掺杂使薄膜结晶变好,载流子迁移率增大,同时载流子浓度上升,ZnO薄膜电阻率呈现较大幅度的下降。

衬底温度对磁控溅射生长HMGZO薄膜特性的影响

为适应高效Si基薄膜太阳电池对宽光谱透明导电薄膜的需求,采用磁控溅射技术生长了不同衬底温度氢化作用下Ga和Mg共掺杂ZnO（HMGZO）透明导电氧化物（TCO）薄膜。研究了不同衬底温度（200~280℃）对HMGZO薄膜结晶特性及光电特性的影响。实验结果表明,制备的HMGZO薄膜均为具有六角纤锌矿结构的多晶薄膜,呈现（002）晶面择优生长。随着衬底温度的升高,薄膜中Mg含量逐渐增加,并且薄膜表面新型锥状结构趋于致密和均匀化。在各元素含量和结晶质量的共同影响下,其电阻率随着温度的升高从6.70×10-4Ω·cm增加至7.63×10-4Ω·cm。所有薄膜在可见光区域（380~800nm）的透过率均在80%以上,由于载流子共振吸收的作用,近红外区域的透过率有所下降。MgO扩展带隙的作用和Burstein-Moss（BM）效应的影响共同促进了薄膜光学带隙Eg展宽,使得Eg达到了3.75eV。当衬底温度为280℃时,薄膜方块电阻为4.91Ω/sq,电阻率为7.63×10-4Ω·cm,光电性能指数ΦTC值达0.022Ω-1。