膜厚对溶胶-凝胶法制备Al、Ga共掺杂ZnO薄膜性能的影响

采用溶胶-凝胶旋涂法在玻璃衬底上制备不同膜厚的Al、Ga共掺杂透明导电ZnO薄膜.其他参数一定的情况下,通过控制旋涂次数得到不同厚度的薄膜,研究了薄膜厚度对GAZO薄膜的物相结构、表面形貌以及光电性能的影响.实验结果表明:所制备的GAZO薄膜均为六方纤锌矿结构多晶薄膜.随着膜厚的增加,GAZO薄膜(002)衍射峰强度增强,晶粒尺寸变大,薄膜结晶质量提高.在可见光范围内薄膜的平均光学透过率大于88%,薄膜电阻率随膜厚的增加逐渐减小.膜厚为10层(250nm)的GAZO薄膜光电综合性能最佳,其平均光学透过率高达98.5%,电阻率为4.9×10-3Ω·cm.     

Sn掺杂量对Sn-Mg共掺杂ZnO薄膜光电性能的影响

采用超声喷雾热解法在石英衬底上制备了Sn-Mg共掺的ZnO纳米薄膜.借助X射线衍射仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM),光致发光谱(PL谱),紫外-可见分光光度计(UV-Vis)和伏安特性曲线(I-V)等测试手段研究了Sn掺杂量的改变对薄膜的结构、形貌和光电性能的影响.结果表明,适量的Sn掺杂可以提高薄膜的表面形貌和光电性能.随着Sn掺杂量的增加,薄膜的(101)衍射峰强度、紫外发光峰、透过率和导电率都是先增加后减小,带隙能量值从3.350eV增加到3.651eV,并且平均透过率均在80%～87%之间.当Sn掺杂量为0.004时,薄膜结晶质量最好,表面最致密,晶粒大小最均匀,紫外发光峰强度最大,导电率最高.     

太阳能电池用FTO/NTO复合薄膜的研究

采用磁控溅射法在玻璃衬底上制备了FTO/NTO复合薄膜.通过紫外可见光谱(UV-vis)、双电测四探针仪和电化学工作站对薄膜的光电性能进行表征,测量并分析了NTO阻挡层(兼作传输层)厚度改变对FTO/NTO复合薄膜组装器件光电性能的影响.实验结果表明:阻挡层厚度的变化能改变光生载流子的寿命,当NTO薄膜厚度为90 nm时,光生载流子寿命最高,阻挡层抑制光生载流子复合的效果最好; FTO/NTO复合薄膜的可见光透过率可达84%以上,同时能满足正向电子传输的导电要求.     

退火温度对Li掺杂ZnO薄膜光电特性的影响

采用溶胶凝胶法旋涂制备了摩尔分数为3%的Li掺杂ZnO薄膜,在450~650℃下退火后测试其微结构、表面形貌和光电特性.结果表明薄膜为六方纤锌矿多晶结构且n型导电,退火温度的升高改善了结晶度、表面形貌、透过率和导电性.退火温度超过550℃后电阻率增大,样品由肖特基导电转变为欧姆导电;伏安特性模拟结果表明,替位Li逐渐增多、薄膜功函数增大,有利于制备p型薄膜.退火温度达600℃后,由于薄膜再蒸发等使光电特性变差.550℃是最佳退火温度,适于制备高质量的透明导电薄膜,此时薄膜透过率达95%,薄膜电阻率为2.49×103Ω.cm.     

Effect of Post-Annealing Temperature on Optical and Electrical Properties of Li：ZnO Thin Films

采用溶胶凝胶法旋涂制备了摩尔分数为3%的Li掺杂ZnO薄膜,在450~650℃下退火后测试其微结构、表面形貌和光电特性.结果表明薄膜为六方纤锌矿多晶结构且n型导电,退火温度的升高改善了结晶度、表面形貌、透过率和导电性.退火温度超过550℃后电阻率增大,样品由肖特基导电转变为欧姆导电;伏安特性模拟结果表明,替位Li逐渐增多、薄膜功函数增大,有利于制备p型薄膜.退火温度达600℃后,由于薄膜再蒸发等使光电特性变差.550℃是最佳退火温度,适于制备高质量的透明导电薄膜,此时薄膜透过率达95%,薄膜电阻率为2.49×103Ω.cm.     

AACVD方法制备FTO薄膜及其结构与光电性能研究

以单丁基三氯化锡为Sn源,氟化铵为F源,甲醇为溶剂,采用超声雾化-气溶胶辅助气相化学沉积方法制备了均匀的FTO(SnO_2:F)透明导电薄膜。运用X射线衍射、场发射扫描电子显微镜、原子力显微镜、透射电子显微镜、霍尔效应测试仪等方法研究了镀膜时间对FTO薄膜微观结构和光电性能的影响规律。结果表明,薄膜物相为(200)晶面择优生长的金红石相Sn O2;随镀膜时间增加,薄膜表面颗粒粗化,厚度近似呈线性增加;镀膜时间每延长2 min,可见光区主波长(550 nm)透过率下降约10%,中远红外光区平均反射率先增大后减小,电阻率先减小后增大。在本文实验条件下,薄膜厚度可从约250 nm增加至约2 200 nm,电阻率在2.89×10-4~6.69×10-4Ω·cm之间,依据中远红外反射光谱计算半球辐射率在0.21~0.40之间,为进一步的性能优化提供了实验基础。     

柠檬酸对聚合物前驱体法制备WO3薄膜光电性质的影响

以偏钨酸铵为钨源,柠檬酸为络合剂,聚乙二醇(PEG)为聚合物合成前驱体溶胶,并用浸渍提拉法在FTO导电玻璃上制备了WO3薄膜,研究配位剂柠檬酸对聚合物前驱体法制备WO3薄膜结构和光电性质的影响。采用X线衍射、拉曼光谱和场发射扫描电镜等手段研究薄膜的相组成及表面形貌,借助标准三电极体系进行了光电化学测试,并进一步讨论了柠檬酸对WO3薄膜光电性能影响机理。结果表明:CA和W摩尔比为0,0.5,1.0和2.0条件下薄膜表面颗粒平均尺寸分别为60,80,110和115 nm,500 W氙灯照射1.2 V(vs Ag/AgCl)偏压条件下,光电流密度分别为2.4,3.2,3.4和3.5 mA/cm2;柠檬酸的加入有效地改变了薄膜的表面形貌,较高的表面粗糙度和较大的颗粒使得WO3薄膜电极有更好的光电性能。     

钼掺杂氧化锌薄膜的制备及其性能研究

采用掺氧化钼(MoO_3)的氧化锌(ZnO)陶瓷靶作为溅射源材料,利用磁控溅射工艺制备了钼掺杂氧化锌(MZO)透明导电氧化物(TCO)薄膜,通过X-射线衍射仪(XRD)、光分光光度计和四探针仪进行了测试表征,研究了溅射功率对MZO薄膜结构、光学和电学性能的影响.结果表明:所沉积的MZO薄膜样品均为六角纤锌矿结构,并具有(002)择优取向生长特性,溅射功率对薄膜结构和光电性能具有不同程度的影响.当溅射功率为120 W时,MZO薄膜的可见光区平均透过率最高、电阻率最低、性能指数最大,具有最好的光电综合性能.     

磁控反应溅射直接生长绒面H化Ga掺杂ZnO-TCO薄膜及其特性研究

采用直流磁控溅射技术,在玻璃衬底上直接生长出了具有绒面结构的H化Ga掺杂ZnO(HGZO)薄膜。研究了H2流量对薄膜结构、表面形貌及光电特性的影响。实验表明,在溅射过程中引入H2明显改善HGZO薄膜电学性能,并且能够直接获得具有绒面结构的薄膜。在H2流量为2.0sccm时,所制备的HGZO薄膜具有特征尺寸约200nm的类金字塔状表面形貌,同时薄膜方阻为4.8Ω,电阻率达到8.77×10-4Ω.cm。H2的引入可以明显改善薄膜短波区域的光学透过,生长获得的HGZO薄膜可见光区域平均透过率优于85%,近红外区域波长到1 100nm时仍可达80%。为了进一步提高薄膜光散射能力和光学透过率,根据不同H2流量下HGZO薄膜性能的优点,提出了梯度H2技术生长HGZO薄膜;采用梯度H2工艺生长获得的HGZO薄膜长波区域透过率有了一定的提高,薄膜具有弹坑状表面形貌,并且其光散射能力有了明显提高。     

能量过滤磁控溅射技术制备Te薄膜及其光学性能研究

利用自主改进后的能量过滤磁控溅射(energy filtering magnetron sputtering,EFMS)技术制备Te薄膜,研究了沉积温度对薄膜结晶特性、表面形貌以及光学性能的影响。研究结果表明所制备的薄膜为纯Te膜。在100℃时制备出的薄膜结晶较好,表面颗粒较大且比较均匀,200℃时薄膜表面形貌发生改变,由颗粒状变为交错分布的棒状结构。200℃时制备的薄膜在红外波段的消光系数和折射率相对较小。室温制备的薄膜的平均透过率为9.1%;200℃制备的薄膜的平均透过率最大为35.4%。     

脉冲偏压占空比对磁控溅射制备ITO薄膜光电性能的影响

作为应用最为广泛的ITO透明导电薄膜一直是材料和电子领域研究的热点之一。实验利用磁控溅射方法制备了不同脉冲偏压占空比的ITO薄膜。采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、紫外-可见光分光光度计和霍尔效应测量仪分别对薄膜的微观结构、表面形貌和光电特性进行了测试分析。结果表明:占空比变化对ITO薄膜性能有着显著的影响。薄膜存在(211)(222)和(440)三个衍射峰,择优取向随着占空比的改变而改变,而且不同的占空比导致薄膜的晶粒尺寸发生了明显的变化。另外,随着占空比增加,薄膜的透过率和电阻率呈现非线性变化的趋势,薄膜在560纳米波段有97%的高透过率。当占空比为20%时,薄膜具有最低电阻率(2.70×10~(-4)Ω·cm)和最高可见光平均透过率(89.58%),此时薄膜的光电性能相对最佳。     

溶胶-凝胶旋涂法制备Al掺杂ZnO薄膜及其光电性能的研究

利用溶胶-凝胶(sol-gel)旋涂法制备不同Al掺杂量的ZnO薄膜.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见分光光度计(UV-Vis)和光致发光谱(PL)等测试手段对Al掺杂ZnO薄膜的晶体结构、表面形貌及光电性能进行表征.结果表明:所制备的样品均沿(002)方向择优生长,无其他杂相的出现.随着Al掺杂量的增加,薄膜的晶粒尺寸先减小后增大,当Al掺杂量为0.020时晶粒尺寸最小,其表面晶粒最为均匀、致密;近紫外发光峰的强度先增强后减弱,并且出现了轻微蓝移的现象;薄膜的电阻值先减小后轻微增大.当Al元素的掺杂量为0.015时,薄膜表面相对均匀致密,禁带宽度有所增加,可见光范围内平均透过率最高达到90%,并且具有较好的导电性能.     

杂原子掺杂石墨烯的制备及其光电转换性能研究

报道一种在离子液体辅助条件下通过小分子热分解聚合法制备硼掺杂石墨烯和氮掺杂石墨烯的新方法.在对抽制备的石墨烯材料的形貌、光学性质、电学性质及半导体类型进行表征的基础上,进一步研究用电沉积方法组装的石墨烯光电极薄膜在光化学电池和固态光伏器件中的光电转换性能.实验结果表明,文中合成的掺杂石墨烯具有良好的光电转换性能,其中以硼掺杂石墨烯和氮掺杂石墨烯的复合薄膜最佳,其光电化学电池的光电流达到(4.69±0.05)×10~(-5)A/cm~2,其固体器件的光电流响应为(5.38±0.38)×10~(-6)A/cm~2.     

掺钛氧化锌半导体薄膜制备及其光学性质的研究

以二氧化钛(TiO2)掺杂的氧化锌(ZTO)陶瓷靶作为溅射源材料,采用射频磁控溅射工艺在玻璃衬底上沉积了ZTO半导体薄膜,利用可见-紫外光分光光度计、四探针仪测试以及多种光学表征方法,研究了陶瓷靶中TiO2含量对ZTO薄膜光学性质和光电综合性能的影响.实验结果表明:ZTO薄膜的折射率表现为正常的色散特性,其色散行为遵循有效单振子模型.TiO2含量对ZTO薄膜的电阻率、透过率、折射率、消光系数和光学带隙等具有不同程度的影响,当TiO2的质量分数为3%时,ZTO薄膜的电阻率最低、可见光平均透过率最高、光电综合性能最好.     

Sn掺杂In_3O_2半导体薄膜的制备及其性能研究

采用磁控溅射方法在玻璃基底上制备了Sn掺杂In3O2(In3O2:Sn)半导体薄膜,通过XRD、XPS、四探针仪和分光光度计等测试表征,研究了生长速率对薄膜结构和光电性能的影响.结果表明:所制备的薄膜均具为(222)择优取向的立方锰铁矿结构,其结构参数和光电性能明显受到生长速率的影响.当生长速率为4 nm/min时,In3O2:Sn薄膜具有最大的晶粒尺寸(32.5 nm)、最高的可见光区平均透过率(86.4%)和最大的优值因子(7.9×104Ω-1·m-1),其光电性能最好.同时采用Tauc公式计算了样品的光学带隙,结果表明:光学带隙随着生长速率的增大而单调减小.     

基片温度对镓钛共掺杂氧化锌

以镓钛共掺杂氧化锌(GTZO)陶瓷靶作为溅射源材料,采用射频磁控溅射技术在玻璃基片上制备了GTZO透明导电薄膜,通过X射线衍射仪(XRD)、可见-紫外光分光光度计和四探针仪等测试表征,研究了基片温度对GTZO薄膜晶体结构、电学性质和光学性能的影响.结果表明:所制备的GTZO薄膜均为六角纤锌矿结构,并具有(002)择优取向,其结晶质量、晶粒尺寸、方块电阻、透过率、光学能隙以及品质因数都与基片温度密切相关,当基片温度为350℃时,GTZO薄膜的品质因数最大,具有最佳的光电综合性能.     

H2对Al-Si-GNP共掺杂ZnO透明导电薄膜性能的影响

以玻璃为基底,采用射频磁控溅射法制备了Al_2O_3、SiO_2、氧化石墨烯(GNP)共掺杂氧化锌(GASZO)透明导电薄膜.考察了在Ar(流量不变)中H_2流量对薄膜制备的影响.采用X射线衍射仪(XRD)及扫描电子显微镜(SEM)等对薄膜形貌、结构进行了表征.结果表明薄膜晶相为纤锌矿结构、呈c轴择优取向; Scherrer公式计算发现增加H_2量,可以减小薄膜的平均晶粒尺寸; H_2流量对薄膜内应力影响较大.此外,还采用四探针测试仪、紫外—可见分光光度计(UV-Vis)等对薄膜的光电性能进行了表征.当Ar流量为70 sccm、H_2占溅射气氛1. 00%时,薄膜具有最低电阻率7. 746×10~(-4)Ω·cm;适量的H_2流量可以提高玻璃在近紫外区的透过率;镀膜后样品在可见光区的平均透过率为90%左右.     

Ag修饰C掺杂TiO_2薄膜的光电响应性能

采用电泳沉积法在Ti片基底表面形成TiC纳米薄膜,然后在不同温度下对TiC薄膜进行热氧化制备了C掺杂TiO_2(记作C-TiO_2)薄膜,进一步在不同浓度的AgNO_3溶液中利用光还原沉积法在C-TiO_2薄膜表面负载了Ag纳米颗粒。结果表明:在550~650℃热氧化温度范围,生成的CTiO_2薄膜由锐钛矿相和金红石相的混晶构成,高于700℃时锐态矿相全部转化为金红石相;C-TiO_2薄膜均表现出一定的可见光光电响应性能,且表面负载Ag能显著改善薄膜的性能;650℃氧化生成的C-TiO_2薄膜,在浓度0.03mol/L的AgNO_3溶液中负载Ag后制备的Ag-C-TiO_2薄膜呈现出最佳的光电响应性能。     

薄膜厚度对ＺｎＯ：Ａｌ透明导电膜的结构和光电性能的影响

采用射频磁控溅射法在有机薄膜衬底和 70 5 9玻璃衬底上在室温下制备出了因淀积时间变化而厚度不同的ZnO :Al透明导电膜 ,并对不同厚度薄膜的结构特性、表面形貌和光电特性进行了比较研究 .铝掺杂的氧化锌薄膜是多晶膜具有六角纤锌矿结构 ,最佳取向为 (0 0 2 )方向 .淀积时间为 3 0分钟的薄膜具有最低的电阻率 ,分别为 2 .5 5× 1 0 3Ω·cm和 1 .89× 1 0 3Ω·cm ,在可见光区的平均透过率分别达到了 80 %和 85 %以上 .     

磁控溅射功率对Ti掺杂ZnO薄膜结构和光电性能的影响

为了深入研究Ti掺杂ZnO薄膜的光电性能,采用射频磁控溅射技术在硅和玻璃基底上沉积Ti掺杂ZnO(TZO)薄膜.分别利用表面轮廓仪、X线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、UV-3600分光光度计和HMS-2000霍尔效应测试系统等表征手段分析溅射功率对TZO薄膜微观结构及光电性能的影响.结果表明:溅射功率对薄膜样品沉积速率的影响呈现先升后降的趋势,对电阻率的影响正好相反.当溅射功率为100W时,薄膜的沉积速率最大,为7.96nm/min,此时电阻率为最小的1.02×10-3Ω·cm;所有TZO薄膜在可见光波段的平均透过率均高于80%,为透明导电薄膜.Ti掺杂后的ZnO薄膜仍为六角纤锌矿结构,具有良好的c轴择优取向,溅射功率为100W时其微观结构均匀、平整、致密,表面形貌最好.