收藏本站
《河北理工大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

掺杂型ZnO光电功能薄膜的制备及机理的研究

王娟  
【摘要】: ZnO是一种宽禁带半导体材料,室温下禁带宽度为3.37eV,激子结合能达60meV,具有良好的光电性能。在可见光区域内有较大的透光率,一般大于80%。ZnO薄膜的外延生长温度较低,有利于降低设备成本,抑制固相外扩散,提高薄膜质量,也易于实施掺杂。 采用溶胶-凝胶法和浸渍提拉法成功制备了Al掺杂n型ZnO薄膜和Al-N共掺p型ZnO薄膜。用X-射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、分光光度计、霍尔(Hall)测量仪,分别研究了Al掺杂和Al-N共掺杂的掺杂浓度、薄膜厚度和热处理温度对两种薄膜的结晶性能、微观形貌和光电性能的影响。用原子力显微镜(AFM)和X光电子能谱(XPS),研究了Al-N共掺的掺杂机理。 结果表明:在基质ZnO溶胶浓度为0.5mol/L,Al掺杂摩尔浓度为5%,薄膜层数为8层,热处理温度600℃下,AZO薄膜的结晶性能、微观形貌和光电性能最佳。AZO薄膜透光率在80%以上,电阻率为2.1×102?·cm,霍尔迁移率0.23cm2/V·s,载流子浓度7.81×1014cm-3。 在基质ZnO溶胶浓度为0.5mol/L,以Al与N摩尔数比为1:1(简写Al:N),Al-N掺杂摩尔浓度为10%,薄膜层数为8层,热处理温度600℃下,Al-N共掺ZnO薄膜的结晶性能、微观形貌和光电性能最佳。Al-N共掺ZnO薄膜透光率在80%以上,电阻率为1.91×103?·cm,霍尔迁移率1.76cm2/V·s,载流子浓度7.05×1012cm-3。 Al-N共掺的掺杂机理:Al替换Zn是有限度的,有限的Al最大程度提高了N在ZnO结构中的固溶度;在Al-N共掺的ZnO晶体结构中存在Al:N和Al:2N(Al与N摩尔数比为1:2)两种结构,使结构稳定性提高,使薄膜的结晶性能、微观形貌和光电性能最佳。
【学位授予单位】:河北理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:O614.241

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈源,张德恒,马瑾,杨田林;不同有机衬底上沉积的ZnO ∶Al透明导电膜的研究[J];半导体杂志;1999年03期
2 黄佳木,董建华,张新元;ZnO:Al(ZAO)透明导电薄膜的制备及其特性[J];电子元件与材料;2002年11期
3 范志新;AZO透明导电薄膜的特性、制备与应用[J];光电子技术;2000年04期
4 李万程,杜国同,杨小天,刘博阳,张源涛,赵佰军,姜秀英;ZnO薄膜的XPS价带谱研究[J];高等学校化学学报;2004年11期
5 李金丽;邓宏;刘财坤;袁庆亮;韦敏;;Al浓度对AZO薄膜结构和光电性能的影响[J];功能材料;2007年01期
6 张金奎;邓胜华;金慧;刘悦林;;ZnO电子结构和p型传导特性的第一性原理研究[J];物理学报;2007年09期
7 李丽;方亮;李秋俊;陈希明;董建新;冯世娟;;Al掺杂ZnO薄膜的XPS谱及电学性质研究[J];微细加工技术;2008年01期
8 刘文;王质武;杨清斗;卫静婷;;硅基氮化铝薄膜的AFM和XPS分析[J];压电与声光;2007年06期
9 葛春桥;郭爱云;胡小峰;;掺杂透明导电半导体薄膜的光电性能研究[J];应用光学;2006年01期
10 张正海,叶志镇,朱丽萍,赵炳辉,诸葛飞,吕建国;铝氮共掺制备p型ZnO薄膜的电学性能研究[J];真空科学与技术学报;2004年06期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 陈兰兰;In-N共掺杂制备p-ZnO薄膜及ZnO其它相关掺杂研究[D];浙江大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 钱庆;Al、N共掺杂制备p-ZnO薄膜及性能研究[D];浙江大学;2005年
2 陈雯雯;溶胶—凝胶法制备Al掺杂ZnO(AZO)薄膜及其性能研究[D];合肥工业大学;2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李村;权传斌;徐洪耀;何金花;张现利;;掺铝氧化锌ZAO(ZnO∶Al)薄膜研究[J];安徽大学学报(自然科学版);2007年05期
2 李强;杜卫民;;典型镍酸盐系列复合氧化物研究进展[J];安阳师范学院学报;2008年05期
3 谌夏;方亮;吴芳;阮海波;魏文猴;黄秋柳;;透明导电ZnO:Sn薄膜光学和电学性能的研究进展[J];半导体光电;2012年01期
4 李世平;李玲;;溶胶-凝胶法制备ZnO:Al(ZAO)薄膜的光电特性[J];半导体技术;2006年10期
5 张化福;袁玉珍;刘汉法;刘云燕;;掺Al ZnO柔性透明导电薄膜研究进展[J];半导体技术;2008年06期
6 胡英,周晓华,徐毓龙,赵祖军;Si/Si_(1-x)Ge_x HEMT异质结层的结构与二维电子气密度的关系[J];半导体情报;2001年02期
7 李玉国;杨爱春;卓博世;彭瑞芹;郑学垒;;Growth of SiO_2 nanowires on different substrates using Au as a catalyst[J];半导体学报;2011年02期
8 王文文,刁训刚,王峥,王天民;直流磁控溅射ZnO:Al薄膜的光电和红外发射特性[J];北京航空航天大学学报;2005年02期
9 周鸣鸽;战可涛;;溶胶-凝胶法制备掺铝氧化锌透明导电膜的正交实验研究[J];北京化工大学学报(自然科学版);2009年03期
10 马黎君,魏京花;掺杂对SnO_2薄膜性能影响研究[J];北京建筑工程学院学报;2001年02期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 张俊双;叶勤;;AZO透明导电薄膜的研究进展[A];薄膜技术高峰论坛暨广东省真空学会学术年会论文集[C];2009年
2 范锦鹏;赵大庆;董民超;;ZAO靶材烧结机理与特征的研究[A];面向21世纪的生产工程——2001年“面向21世纪的生产工程”学术会议暨企业生产工程与产品创新专题研讨会论文集[C];2001年
3 万翠凤;金胜明;;氧化锌掺杂制备高导电性粉末及应用[A];第八届全国颗粒制备与处理学术和应用研讨会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 谭红琳;金属离子掺杂的ZnO第一性原理计算及透明导电薄膜制备研究[D];昆明理工大学;2009年
2 刘云燕;ZnO薄膜的表面形貌与应力特性研究[D];山东师范大学;2011年
3 龚丽;ZnO基透明导电膜的制备与掺杂研究[D];浙江大学;2011年
4 刘芳洋;金属硒化物薄膜的电沉积制备及基础理论研究[D];中南大学;2011年
5 陈建林;Al掺杂与Al-Sc共掺杂ZnO薄膜的制备、微观组织及光电性能[D];湖南大学;2009年
6 周小岩;纳米氧化锌的制备及其气敏、光催化性能研究[D];中国石油大学;2011年
7 鲁林峰;太阳电池用ZnO:Al和β-FeSi_2薄膜材料的制备与性能研究[D];南京航空航天大学;2010年
8 曾文;SnO_2/TiO_2体系气敏性能及其机理研究[D];重庆大学;2011年
9 陈涛;具有相变特性的氧化钒薄膜制备与光学特性研究[D];天津大学;2011年
10 刘宝;氧化锌纳米晶的水热法制备及其掺杂改性研究[D];山东大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张兴来;ZnO薄膜的制备和紫外探测器的研究[D];长春理工大学;2010年
2 贾波;铝离子掺杂氧化锌薄膜的溶胶—凝胶法制备及性能[D];中国海洋大学;2010年
3 严玉环;微波化学共沉淀法制备ZAO纳米粉体的研究[D];昆明理工大学;2008年
4 方来鹏;Al-IB族掺杂ZnO薄膜的制备及第一性原理计算[D];昆明理工大学;2010年
5 郭路;用于PEMFC双极板的新型Ni-Cr-Fe合金的制备[D];武汉理工大学;2010年
6 路婷;ZAO~p/ZAO透明导电薄膜的制备工艺与性能研究[D];西安工业大学;2011年
7 王杰;化学气相沉积法制备ZnO纳米结构材料及其表征[D];山东师范大学;2011年
8 杨爱春;Au/SiO_2纳米颗粒膜和SiO_2纳米线的光学特性及其生长机理的研究[D];山东师范大学;2011年
9 于平坤;ZnO:Al透明导电薄膜的制备及性能研究[D];山东建筑大学;2011年
10 董清臣;铜掺杂氧化锌薄膜的阻变特性和光致发光研究[D];河南大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵谢群,邱向东,林鸿溢;氧化锌薄膜的研究与开发进展[J];半导体技术;1998年06期
2 吴彬,王万录,廖克俊,张振刚;退火处理对透明导电CdIn_2O_4薄膜光学、电学性质及其能带结构的影响[J];半导体学报;1997年02期
3 陈猛,白雪冬,黄荣芳,闻立时;In_2O_3∶Sn和ZnO∶Al透明导电薄膜的结构及其导电机制[J];半导体学报;2000年04期
4 范志新,孙以材,陈玖琳;氧化物半导体透明导电薄膜的最佳掺杂含量理论计算[J];半导体学报;2001年11期
5 宋登元,王永青,孙荣霞,宗晓萍,郭宝增;Ar气压对射频磁控溅射铝掺杂ZnO薄膜特性的影响[J];半导体学报;2002年10期
6 吕建国,叶志镇,黄靖云,赵炳辉,汪雷;退火处理对ZnO薄膜结晶性能的影响[J];半导体学报;2003年07期
7 陈源,张德恒,马瑾,杨田林;不同有机衬底上沉积的ZnO ∶Al透明导电膜的研究[J];半导体杂志;1999年03期
8 张德恒;透明导电膜中光吸收边的移动[J];半导体杂志;1998年03期
9 潘素瑛,梅森;溶胶凝胶法制备的ZnO气敏薄膜[J];传感器技术;1993年03期
10 葛水兵,程珊华,宁兆元;ZnO:Al透明导电膜的制备及其性能的研究[J];材料科学与工程;2000年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 何振杰;P型透明导电二氧化锡薄膜的制备及性能研究[D];浙江大学;2004年
2 葛春桥;溶胶—凝胶法制备AZO透明导电薄膜的研究[D];武汉理工大学;2005年
3 汪冬梅;ZnO薄膜和Al掺杂ZnO(ZAO)薄膜的射频磁控溅射制备及其性能研究[D];合肥工业大学;2006年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 宋洋,阎研,邢英杰,俞大鹏,张树霖;ZnO纳米管的拉曼光谱学研究[J];光散射学报;2004年02期
2 李栋梁,董峰亮,邹炳锁;直接沉淀法制备纳米ZnO[J];化工新型材料;2002年06期
3 郑占丰,高学平,潘桂玲,鲍建莉,曲金秋,吴锋,宋德瑛;一维棒状ZnO的制备及电化学嵌锂性能研究[J];无机化学学报;2004年04期
4 陈建勋,赵瑞荣,秦毅红;影响氧化锌压敏陶瓷电性能的因素[J];矿冶工程;1999年01期
5 赵金安,张惠勤;SnO_2/ZnO及ZnO/SnO_2双层膜的气敏性质[J];化学研究;1999年04期
6 杨闵昊;梁涛;彭宇才;陈清;;碳纳米管/ZnO纳米复合体的制备和表征(英文)[J];物理化学学报;2007年02期
7 舒小林,胡望宇,王玲玲,张邦维,黄杨程,宋应东,肖汉宁;掺杂对纳米ZnO粉末晶粒度和结构的影响[J];湖南大学学报(自然科学版);2001年04期
8 郭薇,骆广生,王玉军;微波加热实现分子筛负载氧化锌及其效果表征[J];高校化学工程学报;2004年03期
9 方泽波,朋兴平,谭永胜,何志巍,王印月;ZnO∶Tb透明导电薄膜的制备及其特性研究[J];稀有金属;2004年03期
10 李春萍;郭林;王广胜;吕玉珍;徐惠彬;;ZnO纳米棒的拉曼和发光光谱研究(英文)[J];光散射学报;2006年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 江浩;顾锋;李春忠;;水含量对溶剂热合成ZnO微结构的影响[A];中国颗粒学会第六届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集(上)[C];2008年
2 沈伟;彭德全;沈晓丹;;先进无机材料表面的金属化—ZnO薄膜技术[A];全国第六届SMT/SMD学术研讨会论文集[C];2001年
3 沈伟;彭德全;沈晓丹;;先进无机材料表面的金属化——ZnO薄膜技术[A];2001年全国电子电镀年会论文集[C];2001年
4 张运炎;范广涵;;MOCVD在ZnO材料生长方面的应用及最新研究进展[A];第十一届全国MOCVD学术会议论文集[C];2010年
5 王齐;周大成;邱建备;;稀土掺杂ZnO材料的发光特性研究进展[A];战略性新兴产业的培育和发展——首届云南省科协学术年会论文集[C];2011年
6 吴尝;朱克荣;周广东;;ZnO纳米晶的拉曼光谱[A];第十五届全国光散射学术会议论文摘要集[C];2009年
7 张铮;黄运华;李萍;廖庆亮;张跃;;基于ZnO纳米阵列的应力传感器构建及性能测试[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
8 周小芳;;准单晶ZnO薄膜的制备及其光学特性研究[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
9 朱瑞;许宏钧;孙杨慧;张敬民;陈莉;徐军;俞大鹏;;原位观察单根ZnO纳米线同质外延生长[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第7分册)[C];2010年
10 万正芬;徐天宁;吴惠桢;原子健;邱东江;;ZnO薄膜光致发光的表面等离子体增强效应[A];2009年先进光学技术及其应用研讨会论文集(上册)[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 金陵;韩国功能薄膜项目落户南通[N];中国化工报;2011年
2 记者 陈葳;纳米复合功能薄膜面市[N];中国化工报;2002年
3 王闻;国内首创系列流涎法/吹膜法多层功能薄膜实验机研制成功[N];中国包装报;2006年
4 李建国;既解决食品问题也解决包装问题[N];中国包装报;2006年
5 张奕波;激光技术在消费品包装中的运用[N];中国包装报;2008年
6 ;一种用于金属包装的增强型防水全塑复合膜[N];中国包装报;2005年
7 赵爽;首诺公司宣布收购挪瓦玛翠斯公司[N];中国电力报;2010年
8 ;一种纸塑复合包装材料[N];中国包装报;2005年
9 ;电子部件壳用包装材料[N];中国包装报;2005年
10 ;液态食品包装片状材料[N];中国包装报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨通;P型ZnO薄膜的制备及其结构、光学和电学性质的研究[D];吉林大学;2011年
2 高世勇;ZnO薄膜和纳米结构的制备及其特性研究[D];吉林大学;2010年
3 汤琨;ZnO中的杂质行为与p型掺杂[D];南京大学;2011年
4 张晓;ZnO基宽禁带稀磁半导体材料的制备及性能研究[D];南开大学;2010年
5 刘洋;过渡元素掺杂ZnO稀磁半导体的制备及性质研究[D];江苏大学;2011年
6 隋瑛锐;共掺杂p型ZnO和富氮Zr-N薄膜的制备、性能及表征[D];吉林大学;2010年
7 陈韬;ZnO薄膜的制备及其晶体管性能研究[D];复旦大学;2010年
8 陈小庆;宽带隙半导体SiC和ZnO的光电性质及掺杂研究[D];中国科学技术大学;2010年
9 胡懿;氧氩比和氢离子注入对ZnO薄膜微结构及光学性能的影响[D];武汉大学;2010年
10 李永峰;ZnO薄膜及其光电子器件中的晶格失配与应力问题研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王娟;掺杂型ZnO光电功能薄膜的制备及机理的研究[D];河北理工大学;2010年
2 尹永波;ZnO:Al靶材与薄膜的制备初步研究[D];西华大学;2010年
3 王伟娜;Mg,Co共掺杂ZnO薄膜的PLD制备工艺及性能研究[D];安徽大学;2010年
4 赵晋红;纳米ZnO材料的制备及气敏性能的研究[D];燕山大学;2010年
5 范晓玲;磁控溅射法制备ZnO薄膜及光电导探测器的研制[D];山东理工大学;2010年
6 锁雅芹;Na-Mg共掺杂ZnO薄膜的结构及光学性质研究[D];兰州大学;2010年
7 谢炜;ZnO与TiO_2的光催化及其光电转换耦合性能的比较[D];武汉理工大学;2010年
8 吕金鹏;Al~(3+)掺杂抗静电改性ZnO颜料制备及其质子辐照效应[D];哈尔滨工业大学;2010年
9 马金雪;ZnO超长微米线的制备及光学性质的研究[D];大连理工大学;2011年
10 孙开通;ZnO超长微米线制备及其在压电应力传感器方面的应用[D];大连理工大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026