H、F掺杂ZnO透明导电薄膜的制备及其性能研究

【摘要】透明导电电极材料在信息科技和新能源技术中起到了很重要的作用。这些材料,尤其是透明导电氧化物(TCO)广泛应用于低发射率涂层,平板显示,薄膜太阳能电池和有机发光二极管等器件上。在这类材料中,n型掺杂的氧化锌(Zn0)具有良好的光电性能。怎样增加载流子迁移率是制备高性能Zn0基透明导电薄膜的关键技术,因为迁移率的提高不仅可以减低电阻率,而且可以提高光透过率。在本文中,我们研究了H、F两种非金属元素分别掺杂和共掺杂Zn0薄膜的制备和性能以及H等离子处理对薄膜迁移率的影响。本论文主要工作包括以下内容：1.采用RF磁控溅射法制备ZnO薄膜。分别采用H2/Ar混合气氛中溅射薄膜和H等离子体处理的方法制备H掺杂ZnO薄膜,分别标记为HZOI和HZOIIo我们发现H的掺入都显著减低薄膜电阻率。同时我们发现HZOII薄膜电阻率有很好的热稳定性,并认为这种稳定的浅施主是H-Vo。2.采用高真空RF溅射法制备了F掺杂ZnO薄膜。我们发现薄膜晶体质量并没有随溅射温度的增加而增加。从XRD的峰位以及Hall测试的结果我们推论出,当溅射温度达到250℃以上之后,F并没有有效地掺入O位起到施主作用。通过退火可以激活一部分原本不提供自由电子的F。3.分别采用在溅射气氛中通入H2和H等离子体处理的方法,制备了HFZO薄膜。我们发现不管是用哪种方法制备HFZO,都能够在FZO的基础上明显地改善电学性能。通过H等离子处理的方法制备的HFZO薄膜,迁移率显著提高。XPS图样发现高温下生长的FZO薄膜中Vo含量较高,有利于H掺入形成稳定的施主缺陷。得到的迁移率最高的样品迁移率为35.4cm2V-1S-1.
【作者】陈文丰；
【导师】朱丽萍；郑志东；
【作者基本信息】浙江大学，半导体薄膜材料（专业学位），2014，硕士
【关键词】ZnO透明导电薄膜；H等离子体处理；迁移率；第一性原理；磁控溅射；

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