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本文利用溶胶-凝胶方法在玻璃基片上制备了AZO薄膜,研究了制备过程中工艺条件对薄膜晶体结构、电学和光学性能的影响,并对AZO薄膜的导电机制和发光机理进行了探讨。
用X射线衍射仪(XRD)对样品的结构进行了表征。结果表明:所有样品的衍射谱都具有六角纤锌矿结构,没有Al和Al2O3的相存在,表明Al原子对Zn原子的有效替位,且(002)面具有明显的c轴择优生长的趋势。预处理温度对ZnO薄膜的c轴择优取向影响很大,本实验得到最佳预处理温度为400℃。此外还分析了掺杂浓度、退火温度对薄膜c轴取向的影响。
用四探针测试仪、紫外-可见分光分度计、荧光分光分度计对薄膜的光电特性进行了测试,得到以下结论:
(1)在热分解温度400℃、退火温度550℃,掺杂浓度1%和镀膜层数12层的条件下,AZO薄膜的电阻率最低为5.2×10-3 Ω·cm。
(2)可见光范围内,AZO薄膜的透过率较高,一般在85%左右。掺杂浓度、预处理温度和退火温度对薄膜的透过率影响不大。在紫外光区380nm左右处薄膜发生截止,紫外区几乎没有光透过。
(3)光致发光谱显示AZO薄膜都是近带边发光,没有深能级发射出现。激发波长不同,薄膜的发光强度和发光中心均发生变化;随退火温度的升高,发光强度先增大后减小,发光峰有蓝移趋势。退火温度升高到500℃时,紫外发射峰强度达到最大,当退火温度达到550℃时,发光峰强度开始下降。