脉冲激光沉积法制备铟掺杂氧化镉薄膜及其光电性能研究

【摘要】： 本文使用脉冲激光沉积法(PLD)制备了铟掺杂氧化镉(In-CdO)透明导电薄膜,实验以Cd-In合金为靶材,在氧气气氛下以石英玻璃为基体进行薄膜沉积。深入研究了薄膜中In含量以及沉积基体温度对In-CdO薄膜结构和光电性能的影响。研究发现,薄膜的结构及光电性能对In含量以及沉积基体温度变化敏感。In掺杂减弱了薄膜(200)晶面的优势生长,且使晶格常数有微小变化。所有的In-CdO薄膜在可见光区域内都呈现出较高的透光率,特别是在波长500 nm左右的区域呈现出最高的透光率,这是太阳光谱能量最强的波段。当In的浓度达到3.9 wt%时,In-CdO薄膜具有最高的载流子浓度及最低的电阻率,且禁带宽度明显增加。当In的浓度进一步增加至5.6 wt%时,薄膜中有In2O3形成,导致In-CdO薄膜的光电性能略微降低。当沉积温度为100°C和200°C时,得到的薄膜是In-CdO与Cd的复合薄膜。基体温度升高,薄膜的(200)晶面衍射峰强度降低,晶格常数逐渐减小。在300°C基体温度下沉积的薄膜的晶粒最均匀,表面最致密平滑,且获得了最低的电阻率和最高的载流子浓度与迁移率。当薄膜沉积温度从300°C升至500°C时,出现了沉积基体温度升高,载流子浓度降低,禁带宽度反而增大的现象。