高价态差掺杂氧化物透明导电薄膜的研究

在实用的透明导电氧化物 (TCO)薄膜中 ,载流子迁移率主要是受电子与掺杂离子之间散射的限制。如果掺杂离子与氧化物中被替代离子的化合价相差较大 ,每个掺杂离子可以提供较多的自由载流子 ,则使用较少的掺杂量就可以获得足够多的自由载流子 ,而且可以获得较高的载流子迁移率和减少薄膜对可见光的吸收 ,是提高 TCO薄膜性能的一条捷径。采用反应蒸发法制备的掺钼氧化铟(In2 O3:Mo,简称 IMO)薄膜中 ,Mo6 +与 In3+的化合价态相差 3,远大于广泛研究和应用的 TCO薄膜材料 In2 O3:Sn、Sn O2 :F和 Zn O:Al中的价态差。IMO薄膜的电阻率可以低至 1.7× 10 - 4 Ω· cm,对 4μm以上波长红外线的反射率和可见光区域的平均透射率 (含 1.2 mm厚玻璃基底 )都高于 80 % ;载流子迁移率高达 80～ 130cm2 V- 1 s- 1 ,远超过其它掺杂 TCO薄膜 ;但是自由载流子浓度只有 2 .5× 10 2 0～ 3.5× 10 2 0 cm- 3,还有很大的发展空间可以进一步提高性能     

透明导电薄膜的研究进展

主要对目前国际上研究较多的几种透明导电薄膜,如金属膜、透明导电氧化物(TCO)薄膜(In2O3基、SnO2基、ZnO基及TiO2基薄膜)、p型材料及多层膜的性能、制备工艺、研究现状及最新进展进行了较为详细的阐述。介绍了一些较为特殊的透明导电薄膜材料。展望了透明导电薄膜未来的研究方向及发展前景。     

复合效应对掺杂氧化物透明导电薄膜的影响

首次引入复合效应对不同价态差的掺杂氧化物透明导电（TCO）薄膜的载流子浓度及其迁移率进行了分析。对于较高温下制备的TCO薄膜,对载流子迁移率起主要作用的散射机制是带电离子散射和电中性复合粒子散射。带电离子散射迁移率与带电离子的有效电荷数大致呈反比关系,在载流子浓度相同的情况下,随着复合几率增大,价态差分别为3和4的TCO薄膜中的带电离子的平均有效电荷分别趋于1和2,因此带电离子散射迁移率也随之增大,分别趋于价态差为1和2的TCO薄膜的带电离子散射迁移率。而对于价态差为3的TCD薄膜,由于电中性复合粒子的数量较少,对载流子的散射最弱,因此在复合几率较大的情况下,价态差为3的TCO薄膜有可能获得比价态差为1的TCO薄膜更高的载流子迁移率。     

超声雾化热解法制备ATO薄膜及其性能研究

采用超声雾化热解法在石英基底上制备了掺锑二氧化锡透明导电薄膜。采用X射线衍射检测薄膜的晶体结构,扫描电子显微镜观察薄膜的表面形貌,研究了不同基底温度和Sb掺杂量下薄膜的晶体优势生长面、晶粒形状的变化、可见光透过率和方块电阻。结果表明,薄膜的晶粒度在80～200 nm。当Sb摩尔比为1%、基底温度为540℃时,薄膜的方块电阻最小,约为16.91Ω/□。随着镀膜温度的上升,薄膜的优势生长面从(110)面逐渐向(211)面转移。当Sb掺杂比为1%时,薄膜的可见光透过率最高,当掺杂浓度增大后,薄膜的透过率出现下降。     

透明导电氧化物薄膜研究的新进展

透明导电氧化物(TCO)薄膜因其良好的光电性能,在光电器件上应用广泛,且已成为研究热点.p型TCO薄膜的出现开辟了透明导电氧化物研究的新领域,红外透明导电氧化物薄膜拓展了TCO薄膜的应用范围.该文综述了近几年p型TCO薄膜的研究进展,并简单介绍了新兴的红外透明导电氧化物薄膜的研究进展.     

柔性透明导电薄膜ZAO

随着电子器件向小型化和轻便化方向发展,柔性衬底的透明导电薄膜有望成为硬质衬底透明导电薄膜的更新换代产品,因此其研究备受关注.柔性透明导电薄膜ZAO具有优异的光电性能且资源丰富、成本低、对环境无污染,成为当前的研究热点.总结了近年来对柔性衬底材料处理的方法,介绍了柔性透明导电薄膜ZAO的结构和光电特性.评述了柔性ZAO薄膜的研究现状,并对其近期研究和应用工作做了展望.     

锑掺杂二氧化锡薄膜的导电机理及其理论电导率

归纳总结了锑掺杂二氧化锡(ATO)的导电机理。晶格的氧缺位、5价Sb杂质在SnO2禁带形成施主能级并向导带提供n型载流子是ATO导电的两种主要机理。从材料的电导率公式出发,定性分析了二氧化锡中掺杂锑的含量存在理论最佳值,根据已有模型计算证明了锑掺杂二氧化锡电导率存在理论上限。掺杂二氧化锡中锑的最佳理论含量为1.49%(质量百分数),锑掺杂二氧化锡理论电导率最高为0.217×104(Ω·cm)-1,氧空位对ATO电导率的贡献为0.1506×104(Ω·cm)-1。     

Al-Zr共掺杂ZnO透明导电薄膜制备及光电性能研究

采用直流磁控溅射法,在室温水冷玻璃衬底上制备出Al-Zr共掺杂的ZnO透明导电薄膜。研究结果表明,Ar气压强对Al-Zr共掺杂ZnO透明导电薄膜的结构和电阻率有显著影响。X射线衍射(XRD)表明,Al-Zr共掺杂ZnO透明导电薄膜为六角纤锌矿结构的多晶薄膜,且具有C轴择优取向。扫描电镜(SEM)观察表明,Ar气压强对Al-Zr共掺杂ZnO透明导电薄膜的微观结构影响较大。薄膜的厚度随Ar气压强的增加而变薄,在Ar气压强为2.5Pa时,制备的Al-Zr共掺杂ZnO薄膜电阻率具有最小值1.01×10-3Ω.cm,在可见光区(500～800nm)平均透过率超过93%。     

透明导电薄膜的研究现状及应用

综述了当前透明导电薄膜的最新研究和应用状况，重点讨论了ITO膜的光电性能和当前的研究焦点。指出了目前需要进一步从材料选择、工艺参数制定、多层膜光学设计等方面来提高透明导电膜的综合性能，使其可见光平均透光率达到92%以上，从而满足高尖端技术的需要。     

透明导电氧化物薄膜的新进展

透明导电氧化物（TCO）薄膜In2O3:Sn和SnO2:F都已经发展成熟，分别大规模应用于平板显示器和建筑两大领域。最近几年，TCO薄膜的研究又进入了一次复兴时期，研究和开发出几类具有明显特色的新型TCO薄膜。ZnO基TCO薄膜有替代In2o3:Sn薄膜的趋势；多元TCO薄膜材料可以调整其性能来满足某些特殊应用的需求；具有高载流子迁移率的In2O3：Mo薄膜为进一步提高TCO薄膜的性能打开了一条新路；真正的p型TCO薄膜为制造透明电子元器件迈出了第一步。     

氧化物半导体透明导电薄膜的最佳掺杂含量理论计算

以铝掺杂氧化锌 (Al- doped Zn O,简称 AZO)和锡掺杂氧化铟 (Sn- doped In2 O3,简称 ITO)薄膜为例 ,建立了一个氧化物半导体透明导电薄膜的最佳掺杂含量的理论表达式 ,定量计算的结果 AZO陶瓷靶材中铝含量的理论最佳值为 C≈ 2 .9894% (wt) ,ITO陶瓷靶材中锡含量的理论最佳值为 C≈ 10 .3114% (wt) ,与实验数据相符合 .该理论经适当的修改和解释后也适用于某些其他电子薄膜材料的最佳掺杂含量问题     

二氧化锡薄膜的最佳掺杂含量理论表达式

二氧化锡薄膜应用广泛。本文讨论掺锑和掺氟的二氧化锡透明导电薄膜的最佳掺杂含量问题,建立模型并给出理论表达式,得出的最佳掺杂含量值和实验数据相符。     

离子辅助沉积掺铝氧化锌透明导电膜的研究

报道了采用离子辅助电子枪蒸发技术制备优质氧化锌透明导电膜的工艺和结果,分析了源掺杂,镀膜气氛,衬底温度等参数与膜的电导率及透光特性的关系,作出了电阻率低达2×10     

透明导电IMO薄膜的载流子浓度测量

用反应蒸发法制备的掺钼氧化铟 ( In2 O3:Mo,IMO)薄膜在可见光区域的平均透射率 (含 1 .2 mm厚玻璃基底 )超过 80 % ,电阻率最低达 1 .7× 1 0 - 4Ω·cm。采用等离子振荡波长法、van-der-Pauw法和光谱拟合法等三种方法对IMO薄膜和 ITO薄膜的载流子浓度进行了测量和比较 ,结果表明 IMO薄膜的载流子浓度还不到 ITO薄膜的三分之一。因此 ,IMO薄膜对可见光的吸收小 ,有很大的发展空间可以通过提高载流子浓度而进一步提高电导率 ,对近红外线也有较高的透射率 ,有利于拓展透明导电薄膜的应用领域     

绒面掺铝氧化锌透明导电薄膜研究进展

绒面掺铝氧化锌(AZO)透明导电薄膜由于电阻率低、在可见光区域透过率高、绒面结构能有效散射入射光,提高太阳电池光电转换效率,被广泛应用于太阳电池前电极。概述了绒面AZO薄膜的制备方法,重点介绍了磁控溅射技术沉积AZO薄膜后再进行湿法刻蚀制绒面方法,制备的样品呈现"坑状"或"类月球地貌"的绒面,并讨论了工艺对薄膜结构、光电性能和刻蚀行为的影响,最后介绍了绒面AZO薄膜在硅薄膜太阳电池中的应用,进一步降低生产成本和实现大规模产业化生产是绒面AZO薄膜的发展趋势。     

喷雾热解法制备掺氟的氧化锡透明导电膜

采用喷雾热分解的方法,在片状日用玻璃基材和石英玻璃基材上制得了掺氟氧化锡透明导电薄膜。研究了F 的掺杂量、成膜温度和沉积时间对薄膜方阻 R□和在可见光范围内的平均透过率 T 的影响。实验结果表明,当 NH4F的掺杂量为 SnCl_4·5H_2O 的 32%(质量分数)、成膜温度为 450℃、沉积时间为 15 s 时,可使所得薄膜的方阻 R_□最低,为 10Ω/□,可见光范围内的平均透过率为 80%。