摘要: 氧化锌(ZnO)是一种具有六角纤锌矿结构的氧化物半导体材料，具有优异的光电性能，在透明电极、平面显示、太阳能电池等领域应用很广。未掺杂的ZnO材料远不能满足这些光电器件研制的要求，因此必须通过掺杂来调整ZnO材料中的载流子浓度，从而调节或改善... 展开 氧化锌(ZnO)是一种具有六角纤锌矿结构的氧化物半导体材料，具有优异的光电性能，在透明电极、平面显示、太阳能电池等领域应用很广。未掺杂的ZnO材料远不能满足这些光电器件研制的要求，因此必须通过掺杂来调整ZnO材料中的载流子浓度，从而调节或改善其性能。如通过掺杂Ⅲ族元素(B，Al，Ga，In)或者Ⅶ族元素(F,Cl)等来提高其导电性能。其中，掺Al的ZnO薄膜(AZO)作为最具有发展前途的透明导电材料之一而被广泛研究。而F掺杂型ZnO薄膜亦被研究是因为F元素可在ZnO晶格点阵中形成置换晶界，导致自由电子浓度的增加从而提高导电性。 本文以二水合醋酸锌(Zn(CH3COO)2·2H2O)作为前驱体，乙二醇甲醚(C3H8O2)作为溶剂，乙醇胺(HOCH2CH2NH2)作为稳定剂，采用溶胶-凝胶法在玻璃基体上制备了ZnO：F：Al薄膜。主要研究了溶胶浓度、退火气氛、退火温度以及掺杂浓度对薄膜的晶体结构、表面形貌、电阻率以及透光性能的影响。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、四探针测试仪、光谱仪等对所制备的薄膜进行了表征和性能研究。 研究表明：采用溶胶-凝胶法所制备的ZnO：F：Al薄膜为六角纤锌矿结构，溶胶浓度(0.55M-0.95M)为0.65M时薄膜的结晶性能最好。掺杂浓度和热处理过程(退火温度、退火气氛)能显著影响薄膜的结晶质量、表面形貌和光电性能。不同浓度的Al-F共掺杂(0.25at％～1.00at％)均能提高薄膜的导电性能，当二者的掺杂浓度皆为0.75at％时，薄膜的电阻率最低。退火温度(450℃～650℃)与退火气氛(空气、氢气、氩气、真空)对薄膜的电阻率也有明显的影响。Al-F的掺杂浓度皆为0.75at％时，在空气气氛中、在550℃下退火时薄膜结晶的C轴择优取向性最好，薄膜表面平整致密，在可见光范围内的平均透过率超过90％，此时其电阻率也最低，为1.02×10-2Ω·cm。而退火温度与退火气氛对薄膜的透光性能影响不大，薄膜在可见光区的平均透射率均在85％到90％左右。 收起