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UV-8000分光光度计探究半导体ZAO薄膜的光学性能

更新时间:2022-12-14点击次数:1373

半导体透明导电氧化薄膜(TCO)具有优异的光学和电学性能,可见光区高透射率,红外区高反射率和微波强衰减性,同时具有低的电阻率,是功能材料中具有特色的一类薄膜, 已广泛应用于太阳能电池、真空电子器件、防护涂层、电磁屏蔽等领域中。但是,ITO薄膜在等离子体中表现不稳定,在太阳能电池领域的应用受限。 用作有机发光二管阳极时,In 向有机层的扩散会影响发光效率。ITO的脆性也限制其在柔性光电器材中的应用,很难制备高品质的柔ITO薄膜。此外ITO薄膜的主要成分铟贮量少且有毒,原料成本高,危害环境和人类的健康,其应用也受到一定限制。ZnO膜系中的ZnO:Al(ZAO)薄膜具有和ITO薄膜相比拟的光电性能,且ZAO薄膜原料储量丰富、成本低、热稳定性高和化学稳定性较高、易于加工。目前生成ZAO薄膜的工艺方法有:磁控溅射法、真空蒸发镀膜法、溶胶-凝胶法、激光分子束外延法、金属有机化学沉积法、脉冲激光沉积法和超声喷雾热解法等,其中磁控溅射法相较于其他工艺具有薄膜沉积速度快,工艺步骤简单,仪器设备能耗低,低温下可大面积连续均匀镀膜,适用于大批量生产制造的优点。本文采用磁控溅射法在衬底上制备ZAO薄膜,并重点分析了ZAO薄膜的光学性能。

 

图片1.png

 

光学性能的探究利用UV-8000型紫外-可见分光光度计测量薄膜的可见光透射率。图1是在不同衬底温度下所制备的Al掺杂量2%的ZAO薄膜的透光率曲线,由图可见,ZAO薄膜具有明显的截止吸收边,在300~800 nm入射波长范围内ZAO薄膜的可见光透过率变化不是很大,ZAO薄膜的可见光透射率在不同衬底温度下均达到80 %以上,某些波段透光率甚至可以达到95 %,证明ZAO薄膜具有良好的透射率。在本实验条件下衬底温度为200 ℃时的ZAO薄膜透光率可达85%。

 

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图1 掺Al量2%的ZAO薄膜不同衬底温度下透过率

 

结果显示,本实验条件下,制备的ZAO薄膜结晶有序,缺陷较低,择优取向生长,衬底温度200℃时薄膜具有良好的可见光透射率。

[1] 磁控溅射法制备ZAO薄膜的性能分析[J]. 张宇.电大理工.2022(01)


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