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透明导电氧化物半导体的制备及电学性质研究进展

透明导电氧化物半导体的制备及电学性质研究进展

随着电子信息技术的快速发展，透明导电氧化物半导体（TCO）因

其在光电领域中的优良性能被广泛研究和应用。TCO是一种特殊的半导

体材料，具有透明、导电、稳定性好、化学惰性等优异性质，可以用于

透明电极、光阻、光伏、光电器件等领域。目前，TCO半导体的制备技

术和电学性质的研究已成为一个热门的前沿领域，本文将对TCO半导体

的制备及电学性质的研究进展做一个综述。

（一）TCO半导体的制备技术

TCO半导体的制备技术繁多，例如溶胶-凝胶法、电化学合成法、物

理气相沉积法、磁控溅射法等。其中，最为常用的是物理气相沉积法和

溶胶-凝胶法。

1.物理气相沉积法

物理气相沉积法（PVD）是一种通过在真空状态下将高纯度材料转

化为气态，再利用物理反应沉积到底材表面的方法。随着PVD技术的不

断发展，磁控溅射法成为制备TCO半导体膜的主要方法之一。通过调节

磁控源和反应气体的流量，可以调整膜的化学组成和物理性质。

2.溶胶-凝胶法

溶胶-凝胶法（Sol-Gel）主要是通过水解和缩聚反应，将有机或无机

金属化合物转化为三维空间的凝胶体系，然后进行加热退火来消除氢氧

基和有机基等杂质，最终制备出TCO半导体材料。溶胶-凝胶法具有制备

简单、成本低、可降解等优点。

（二）TCO半导体的电学性质

TCO半导体的电学性质是半导体材料被应用于电子领域的重要性能

之一，TCO半导体的导电性能不仅受到其组成、结构和晶格缺陷的影响，

还与材料的带隙结构密切相关。近年来，针对TCO半导体的电学性质进

行了大量的理论和实验研究，得出了许多有价值的结论。

1.导电性能

TCO半导体导电性能受到载流子浓度和流动能力、结构缺陷等多种

因素的影响。在实际应用中，要求半导体的导电性能良好，比如电阻率

小、热稳定性好、工艺易化，同时还应该对其光学性能高。

2.光学性能

TCO半导体的电学性能依赖于其光学带隙，而光学带隙的大小直接

影响半导体的光学性能。一般来说，TCO半导体的光学带隙范围在2-4

eV之间，因此可以吸收紫外光和一部分蓝光，但在可见光和近红外光区

间中可以传递光线。根据量子力学理论预测，钙钛矿型材料的带隙大小

可以在一定范围内进行调节。

（三）TCO半导体的应用

TCO半导体由于其优异的透明性、导电性和稳定性等性质，目前被

广泛应用于电子光电领域。其中，透明导电膜是TCO半导体的最主要应

用领域之一，其作为光电元器件中透明电极或透明电流输送层，广泛应

用于液晶显示器、有机光电型场效应晶体管、固态照明和太阳能电池等

领域。同时，TCO半导体还用于制备各种光电元器件如光伏电池、光阻、

光导管等。

（四）结论

TCO半导体在光电领域中的长期应用广泛，其优异的物理和化学性

质，以及高度优化的制备技术，使其在光电元器件的性能提高和新材料

研究领域具有重要的应用潜力。TCO半导体的制备和电学性质研究是国

内外众多研究者关注的热点之一，未来还有很多机会和挑战，为基于

TCO半导体的新光电材料的开发提供了广阔的前景。