ZnO薄膜的光电性能

ZnO薄膜的光电性能张亚莉13723159ZnO薄膜的光电性质近年来，透明导电氧化物薄膜材料因其在光学、电学、压电等方面的特性广为人们所研究,ZnO薄膜就是其中一种。ZnO薄膜是一种重要的透明导电膜具有原材料廉价，无毒，化学性质稳定，易于制备，性能价格比高等优点。ZnO薄膜简介ZnO薄膜的光电性质光电性质的影响因素ZnO薄膜的应用ZnO薄膜简介氧化锌是直接宽禁带半导体材料，室温下的禁带宽度约3.3eV，大于可见光的光子能3.10eV，因此在可见光波段(400nm－800nm)ZnO的透射率很高。

此外，ZnO的一个突出特点是具有高达60meV的激子束缚能。ZnO薄膜主要用于太阳能电池，它与之前所用的氧化铟锡(ITO)和二氧化锡透明导电薄膜相比，生产成本低，无毒，稳定性高(特别是在氢等离子体中)，对促进廉价太阳电池的发展具有重要意义。

ZnO薄膜简介ZnO薄膜简介真空蒸发镀膜法磁控溅射镀膜法射频反应电子镀法脉冲激光沉积(PLD)分子束外延金属有机物化学气相沉积(MOCVD)化学气相沉积法喷射热解法溶胶－凝胶法制备方法化学法物理法第一，宽带隙使ZnO在可见光波段(400~800nm)有高达80%的光学透过率，ZnO材料高激子结合能使其在室温下的受激辐射能在较低阈值出现，是一种理想的紫外光发射材料。ZnO薄膜简介ZnO薄膜的光电性质光电性质？第二，ZnO高熔点的物理特性(1975)℃，使其具有很好的热化学稳定性。ZnO薄膜可在低于600℃下获得，有利于降低设备成本，可大大减少高温制备条件下产生的缺陷，提高薄膜质量。ZnO薄膜的光电性质光电性质？ZnO薄膜的光电性质第三，ZnO是至今为止Ⅱ-Ⅵ族半导体材料中最硬的一种，可以避免像其它Ⅱ-Ⅵ族材料在光发射器件应用中出现的增殖现象。光电性质？为分析ZnO薄膜的综合光电特性，引入品质因子作为量化ZnO薄膜综合光电特性的指标：式中FTC

,RS,T分别为样品的品质因子，方块电阻,透光率。其中Ｔ的取值为样品在360~960nm波长范围内的平均透光率。FTC的值越大,样品的综合性能越好.ZnO薄膜的光电性质蒸发铝膜、导电漆膜、印制电路板铜箔膜等薄膜状导电材料，衡量它们厚度的最好方法就是测试它们的方阻。什么是方阻呢？方阻就是方块电阻，指一个正方形的薄膜导电材料边到边“之”间的电阻，如图所示，即B边到C边的电阻值。方块电阻有一个特性，即任意大小的正方形边到边的电阻都是一样的，不管边长是1米还是0.1米，它们的方阻都是一样，这样方阻仅与导电膜的厚度等因素有关。ZnO薄膜的光电性质（一）退火温度（二）络合剂（三）沉积温度光电性质的影响因素退火温度光电性质的影响因素在室温下，采用直流磁控溅射法，以载玻片作为衬底，淀积出ZnO薄膜。在常压氢气气氛中以不同温度对样品进行退火处理。制备方法：图１不同退火温度的ZnO薄膜的XRD图谱Fig1XRDpatterns

oftheZnOfilmsannealedunderdifferenttemperatures光电性质的影响因素光电性质的影响因素图2不同退火温度样品的透射光谱Fig2Theopticaltransmittancespectraofthesamplesannealedunderdifferenttemperatures光学性能光电性质的影响因素光电性质的影响因素图3不同退火温度样品的方块电阻Fig3Thesheetresistanceofthesamplesannealedunderdifferenttemperatures电学性能光电性质的影响因素表1各个样品的FTC值Table1TheFTCvalueofthesamples光电性质的影响因素光电性质的影响因素光电性质的影响因素1随着退火温度的增加，ZnO薄膜的平均晶粒尺寸增加，结晶性越来越好；2ZnO薄膜的光电性能发生了改变，在360-960nm波长范围内的透光率都有所下降，随着退火温度的增加，ZnO薄膜的方块电阻逐步减小；3随着退火温度的增加，品质因子先增加后减小，当退火温度为500℃时最大，即具有最佳综合光电性能。结论：光电性质的影响因素络合剂光电性质的影响因素在400℃预处理温度下，以醋酸锌为前驱体，分别以乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)和三乙醇胺(TEA)为络合剂，在普通玻璃载玻片上采用溶胶-凝胶技术成功地制备ZnO薄膜。制备方法：图4在400℃下，以不同络合剂制备的ZnO薄膜XRD谱图(a.MEA;b.DEA;c.TEA)光电性质的影响因素光电性质的影响因素光吸收性能图5在400℃下，以不同络合剂制备的ZnO薄膜的UV—Vis谱图(a.MEA;b.DEA;c.TEA)光电性质的影响因素光电性质的影响因素图6在400℃下，以不同络合剂制备的ZnO薄膜的光电流(a.MEA;b.DEA;c.TEA)光电性质的影响因素电学性能光电性质的影响因素3种络合剂都成功地制备出了C轴择优取向的ZnO薄膜，但制备的薄膜结构不同,并导致其性能有较大的差异。其中，以MEA为络合剂制备的ZnO薄膜有较突出的C轴择优取向,具有较高的光电流。光电性质的影响因素结论：沉积温度光电性质的影响因素在较高温度的非水溶液体系下,采用阴极电沉积法,用ZnCl2的二甲基亚砜溶液做电解液，在导电玻璃上制备了ZnO薄膜。制备方法：图7不同沉积温度下薄膜的XRD图E1=180℃，E2=150℃，E3=120℃，E4=90℃光电性质的影响因素光电性质的影响因素图8不同沉积温度下薄膜的透射谱E1=180℃，E2=150℃，E3=120℃，E4=90℃光电性质的影响因素光学性能光电性质的影响因素图9ZnO薄膜的面电阻值随电解液温度的变化E1=180℃，E2=150℃，E3=120℃，E4=90℃光电性质的影响因素电学性能光电性质的影响因素1随电解液温度的升高，薄膜的晶粒逐渐长大，但薄膜的禁带宽度和面电阻减小了，当电解液温度为180℃时制备的ZnO样品的面电阻值最小为7.57×104。2除180℃沉积温度下制备的样品以外，其他温度下制备的ZnO薄膜在可见光区域的透过率均接近甚至高于80％。光电性质的影响因素结论：ZnO晶体结构和光电特性，在光显示、光照明、光存储以及光探测等领域具有诱人的应用前景：ZnO薄膜的应用(1)太阳电池(2)全色大屏幕显示器(3)照明工程(4)高密度存储(5)紫外光探测器(6)与GaN互作缓冲层参考文献[1]HusnaJ,AliyuMA,etal.InfluenceofannealingtemputeratureonthepropertiesofZnOthinfilmsgrownbysputtering[J].EnergyProcedia,2012,25:55-61.[2]ZhuMW,XiaJH.Heat-activatedStructuralEvolutionofSol-gel-derivedZnOThinfilms[J].JCrystGrowth,2008,310(4:816-823).[3]FahoumeM,Maghfoul(),AggourM,etal.GrowthandcharacterizationofZnOthinfilmspreparedbyelectrodepositiontechnique[J].SolarEnergyMaterialsandSolarCells,2006,9