Sol—Gel法制备Al掺杂ZnO薄膜的微结构及电学特性 .pdf

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第２７卷湖北师范学院学报（自然科学版）ＶｏＬ２７

第４期ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｕｂｅｉＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ）Ｎｏ．４，２００７

Ｓｏｌ—Ｇｅｌ法制备Ａ１掺杂

ＺｎＯ薄膜的微结构及电学特性

王秀章‘，刘红日，晏伯武２，程娜娜，武婷婷

（１．湖北师范学院物理系，湖北黄石４３５００２；２．黄石理工学院，湖北黄石４３５００２）

摘要：采用溶胶一凝胶法在ｓｊ（１００）衬底上制备了不同浓度掺杂的ＺｎＯ（ＡＺＯ）薄膜。ＸＲＤ研究表明

掺杂对薄膜的结晶产生明显的影响。用四探针法测量其电阻特性，表明在１ｍｏｌ％ＡＩ掺杂，６００￣Ｃ下退

火，其电阻率最低。

关键词：溶胶一凝胶法；ＺｎＯ；ＡＩ¨掺杂；导电薄膜

中图分类号：ＴＱ１７４．７５８文献标识码：Ａ文章编号：１１３０９－２７１４（２００７）０４—１３００１—０４

作为良好的半导体材料，透明导电膜（ＴＣＯ）在光电池、压电转换和液晶显示等诸多方面具有广

泛的应用。Ｉｎ０，：Ｓｎ（Ｓｎ—ｄｏｐｅｄＩｎ０，，ＩＴＯ）薄膜是７Ｏ年代发展起来的一种透明导电电极材料，

由于具有较高的可见光透过率和较高的导电性，因此，在各种平板显示器件中得到广泛的应用，但它

存在下列缺点…：１）主要是在较高的衬底温度（＞３００ｏＣ）下制备或经较高的退火温度后续处理；

２）ＩＴＯ中的铟有剧毒，在制备和应用过程中对人体有害，并且Ｉｎ０，价格昂贵，成本较高；３）该薄膜

易受到氢等离子体的还原作用，功效降低。因此，人们开始寻找新的透明导电薄膜来代替ＩＴＯ膜。

掺铝氧化锌薄膜，由于具有较高的可见光透过率和较高的导电性，并具有在紫外截止、红外高反

射、对微波有强的衰减性等特性，并且制备掺Ａｌ氧化锌薄膜的主要原料是ＺｎＯ，而ＺｎＯ原料充足、成

本低廉、无毒、在氢等离子体中具有稳定性，而且它也是一种宽能隙的ｎ型半导体材料，其禁带宽度

＝３．４４ｅＶ．该材料的导电性主要不是依赖本征激发，而是靠杂质能级的电子或空穴激发。但是，

由于本征ＺｎＯ半导体杂质能级的形成和它的化学计量比偏移程度在技术上很难做到Ｊ。因此，使用

掺杂的方法来提高ＺｎＯ薄膜中的载流子的浓度，其中铝掺杂氧化锌薄膜是ＺｎＯ掺杂体系中最具代表

性的，逐渐成为ＩＴＯ薄膜的最佳替代者，是值得深入研究的新一代透《！ｊ导电薄膜。目前它已被广泛

地应用于各种光电器件中“。

制备铝掺杂氧化锌（ＺＡＯ）薄膜的方法有直流（射频）磁控溅射Ｊ、真空反应蒸发、溶胶一凝

胶法】、脉冲激光沉积】、超声雾化气相沉积法等，但溶胶一凝胶法具有制备工艺简单，各种化学

成份配比容易控制，而且容易实现大面积涂膜，本实验采用溶胶—凝胶方法在ｓｉ（１００）基片上制备了

铝掺杂氧化锌薄膜，研究不同浓度的Ａｌ掺杂量对薄膜电性能的影响。

１实验

２．１溶液的合成

采用分析纯的二水合乙酸锌［ｚｎ（ＣＨ，ＣＯＯ）２・２Ｈ０］作为前驱体，乙二醇甲醚［２一ｍｅ—

ｔｈｏｘｙｅｔｈａｎｏ１］作为溶剂，乙醇胺（ＭＥＡ）作为稳定剂；将一定量的二水合乙酸锌溶解于乙二醇甲醚中，

收稿日期：２Ｏ０ｒ７—０６—２Ｏ

基金项目：湖北省教育厅青年项目基金（Ｑ２０Ｏ７２２０Ｏ２）和黄石市科技攻关计划项目基金（黄科技发成￣２０ｏ６］１８号）资助

作者简介：王秀章（１９６３一），男，湖北罗田人，副教授，硕士，主要研究方向为功能薄膜．