AZO透明导电薄膜的特性_制备与应用.pdf

第20卷第4期 光　电　子　技　术 V o l. 20 N o. 4 2000 年 12 月　 　　　O P TO EL ECTRON IC T ECHN OL O GY 　 　　　 D ec. 2000 A ZO 透明导电薄膜的特性、制备与应用 范志新 (河北工业大学应用物理系, 天津, 300 130) 2000 年 7 月 27 日收到 摘　要　综述了A ZO 透明导电薄膜的结构特点, 冶金学、电学和光学的特 性, 薄膜研究、应用和开发现状, 认为A ZO 薄膜具有较好的开发前景。 关键词　 薄膜　特性　制备　应用 A ZO 中图分类号: O 484 文献标识码: A 文章编号: 1005488X (2000) 1　引　言 透明导电薄膜在光电池和液晶显示等多方面的应用 日益受到人们的重视。在氧化锡 (TO ) 和氧化铟锡( ITO ) 薄膜的研究取得成功并获得工业化应用之后, 尽管提高薄膜透光率 和降低电阻率仍然是研究者们继续不断向“极限”挑战的目标, 国内外的刊物上仍不断有论 文发表, 但这已不是主攻方向。接下来, 研究者又把研究的主要 目标转向其它材料, 掺铝氧化 锌( ) 薄膜就是 目前最具开发潜力的薄膜材料之一[ 1～ 2 1 ] 。 A ZO 氧化锌(ZO ) 是一种典型的纤锌矿结构材料, 作为良好的半导体、压电功能材料, 多年前 就已经达到实用化的程度。氧化锌薄膜也可以作为良好的透明导电材料, 由于 ITO 薄膜含 有稀散贵金属铟, 成本较高, 而氧化锌原料丰富, 价格低, 性能优异, 引起人们研究与开发的 兴趣, 从 20 世纪 70 年代末开始就不断有论文发表, 近年来更成为研究的热门课题。而掺铝 氧化锌又属透明导电薄膜中目前效果最好的氧化锌系薄膜[ 19 ] 。 多种制备技术都可以用于沉积A ZO 薄膜, 如磁控溅射、激光沉积、溶胶凝胶工艺在 A ZO 薄膜制备方面都取得了相当大的进展, 大量国内外文献作了多方面的报道[ 1～ 2 1 ] 。 2　 薄膜的特性 A ZO 优质的氧化锌薄膜具有C 轴择优取向生长的众多晶粒, 每个晶粒都是生长良好的六角 形纤锌矿结构。按照一般的晶体学模型[22, 23 ] , 氧化锌晶体是由氧的六角密堆积和锌的六角 密堆积反向嵌套而成的。晶格常数 = 0. 325 , = 0. 52 1 , 配位数为 4 ∶4, 每一个锌原 a nm c nm 子都位于四个相邻的氧原子所形成的四面体间隙中, 但只占据其中半数的氧四面体间隙, 氧 范志新　男, 1960 年 11 月生, 吉林市人, 河北工业大学应用物理系系主任, 副教授, 博士生, 研究方 向: 液晶器件物理与光电子材料。 256 光　　电　　子　　技　　术　　　　　　　　　　　　第 20 卷 原子的排列情况与锌原子相同。单位晶格中含有两个分子, 体积 = 0. 047 6 15 3。因而这 V nm 种结构比较开放, 间隙原子的形成焓比较低, 半径较小的组成原子容易变成间隙原子, 如 ZnO 中的Zn i 的浓度比较高。化学计量比的氧化锌为宽带隙半导体, 禁带宽度约 3. 3 eV , 本 征氧化锌薄膜的电阻率高于 106 · 。改变