氧化铟和铝掺杂氧化锌薄膜的电输运性质研究

氧化铟薄膜制备及其特性研究原子健;朱夏明;王雄;张莹莹;万正芬;邱东江;吴惠桢;杜滨阳【摘要】采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备氧化铟薄膜,通过测试原子力显微镜、X射线衍射、X射线光电子谱、紫外可见分光光度计以及霍尔效应,研究了氧化铟薄膜的结构和光、电特性.实验发现,氧化铟薄膜表面粗糙度随着生长温度的升高而增大.X射线衍射结果表明薄膜为立方结构的多晶体,并且随着生长温度的升高,可以看到氧化铟薄膜的晶粒变大以及半高宽减小,这也说明结晶质量的改善.在可见光范围的透射率超过90%.同时,在氩气氛围下制备的薄膜迁移率最大,其电阻率、霍尔迁移率和电子浓度分别达到了0.31Ω·cm、9.69cm~3/(V·s)和1×10~(18)cm~(-3).退火处理可以改善氩氧氛围下制备的薄膜的电学性能.【期刊名称】《无机材料学报》【年(卷),期】2010(025)002【总页数】4页(P141-144)【关键词】氧化铟;射频磁控溅射;表面形貌;X射线衍射;电学特性【作者】原子健;朱夏明;王雄;张莹莹;万正芬;邱东江;吴惠桢;杜滨阳【作者单位】浙江大学,物理系,硅材料国家重点实验室,杭州,310027;浙江大学,物理系,硅材料国家重点实验室,杭州,310027;浙江大学,物理系,硅材料国家重点实验室,杭州,310027;浙江大学,物理系,硅材料国家重点实验室,杭州,310027;浙江大学,物理系,硅材料国家重点实验室,杭州,310027;浙江大学,物理系,硅材料国家重点实验室,杭州,310027;浙江大学,物理系,硅材料国家重点实验室,杭州,310027;浙江大学,高分子系,杭州,310027【正文语种】中文【中图分类】TQ174Abstract:In2O3thin films were prepared on glass substrates by radio frequency(RF)magnetron sputtering.The structural,electrical and optical characteristics of In2O3films were investigated by atomic force microscope(AF M),X-ray diffraction(XRD),X-ray photoelectron spectroscope,UV-Visible spectrophotometer and Hall effect measurements.It is found that the surface roughness of In2O3thin film increases with growth temperature increasing.The X-raydiffraction(XRD)studies show that the films are polycrystalline and retain a cubic structure.As the growth temperature rises,the grain size of In2O3thin film increases and the FWHM decreases,namely,the crystalline quality of the films is improved.The optical trans mittance of the thin films exceeds 90%.The film grown in Ar atmosphere shows highest mobility with resistivity of 0.31Ω·cm,mobility of 9.69cm2/(V·s),and electron concentration of about 1×1018cm-3.And the annealing can improve the electrical properties of the film grown in the Ar+O2atmosphere.Key words:In2O3;RF magnetron sputtering;surfacemorphology;XRD;electrical properties随着薄膜生长和微结构制备技术的发展,薄膜晶体管(TFT)的应用越来越广泛,已成为多种电子、光电子产品不可缺少的组成部分,比如电脑,太阳能电池,显示器,灵敏元件等等.传统的无机TFT具有良好的性能,但是需要高温生长,常见的非晶硅(α-Si)TFT 生长温度虽然较低(75～150℃),但是非晶硅材料的带隙仅为1.7eV,对可见光是不透明的,用于显示器时会降低显示屏的开口率、增加功耗.同时有机TFT也因其较低的迁移率和稳定性问题受到限制[1-5].氧化铟是一种宽禁带的N型半导体材料,其室温下直接禁带宽度约为3.65eV,在可见光范围的透明度超过90%,并且单晶氧化铟有着很高的迁移率(160cm2/(V·s)),这些特性使得氧化铟很有希望成为下一代薄膜晶体管的有源材料,关于氧化铟薄膜材料的研究国际上已有一些报道,但是国内较少.其制备方法有:磁控溅射法[6-8]、溶胶-凝胶法[9]、反应蒸发法[10-11]等,其中磁控溅射由于其成本低、沉积速率高、沉积温度低、薄膜的粘附性好等特性得到了人们的关注.本实验采用射频磁控溅射法制备氧化铟薄膜,并研究探讨了氧化铟薄膜的微结构和光、电特性.实验用射频磁控溅射法制备氧化铟薄膜,所用靶源是高纯In2O3陶瓷靶,名义纯度为99.99%,其溅射气体采用氩气和氧气,气体纯度均超过99.999%,衬底为普通载玻片.玻璃衬底的清洗步骤是:去离子水超声波清洗三次,然后在Na2CO3溶液中80℃水浴15min,最后在浓度3%～5%的醋酸溶液中浸泡30s(每一步后均用去离子水反复冲洗),用高纯氮气吹干后放入磁控溅射设备.实验中所使用的高真空射频磁控溅射设备,通过涡轮分子泵对腔室抽气,背景真空度好于6×10-5Pa;通过复合真空计测量真空度.溅射气体通过质量流量计控制其流量.生长中以生长温度、沉积速率、气体流量、生长气压、射频功率等作为参数.实验中通过湿法腐蚀法腐蚀掉一部分薄膜,然后用台阶仪测量薄膜厚度.采用日本精工公司生产的型号为SPI3800N的原子力显微镜观察样品表面形貌,模式是轻敲模式.采用多功能超高真空VY-SPM测试样品的X射线光电子能谱(XPS).采用D/maxr A转靶多晶X射线衍射仪对样品进行晶体结构分析(XRD),射线为CuKα1线,λ=0.15406nm.采用日本岛津公司生产的UV-3150型紫外可见分光光度仪测试薄膜的透射谱.采用美国B I O-RAD公司生产的HL5500霍尔效应测量系统测量薄膜电阻率、迁移率以及电子浓度.为了了解生长温度对薄膜表面形貌的影响,首先用氩气作为溅射气体,在不同的沉积温度下生长了4个样品(1#～4#),其生长参数如表1所示,其中RT表示室温,生长气压均为1.3Pa.图1是样品1#和4#的AFM三维形貌图.测得的均方根粗糙度(Rq)由表1给出.可以看到,室温下生长的样品粗糙度最小(1.3nm),随着生长温度的升高,氧化铟薄膜的表面均方根粗糙度增大.而当生长温度达到338℃时,其粗糙度增大到了12.2nm,这可能是因为高温下生长再蒸发现象加剧,并且氧化铟可能发生分解,使得薄膜组分的化学配比发生改变,从而导致薄膜表面粗糙度的显著加大.上述结果说明低温下可以生长表面较为平整的薄膜.图2为样品1#氧化铟薄膜的XPS全谱,其中插图是放大的In3d峰,它包含In3d3/2和In3d5/2两个峰.样品是在室温下氩气溅射生长的In2O3薄膜,生长气压和功率分别为1.3Pa和100W.图中没有发现溅射气体元素的存在,说明氩气不容易进入In2O3薄膜.同时也没有看到诸如Si、K和Mg等来自玻璃基底的其他杂质元素的存在,因为在室温下生长时玻璃衬底中杂质向薄膜的扩散是很小的,而C元素可能是来自于XPS测量腔体内.从图中可以得到In3d结合能:In3d3/2是452.0eV,In3d5/2是444.6eV;O1s结合能为530.0eV,这同文献[12] 中的结果很接近.XPS结果表明射频磁控溅射得到了高纯的氧化铟薄膜材料.为了比较不同生长温度对薄膜的晶体结构的影响,测试了表1中样品1#～4#的XRD图谱,如图3所示.对照标准XRD谱可知制得的均为立方结构的多晶氧化铟薄膜,其主要的衍射峰包括(211)、(222)、(400)、(440)以及(622),位于2θ=23°附近的宽衍射峰则是由玻璃衬底引起的.图中没有看到择优取向的晶面.随着生长温度的升高,(211)以及(622)晶面逐渐增强,而(400)晶面则变弱甚至消失.表2中列出了(222)晶面对应的XRD参数,其中FWHM是衍射峰的半高宽,晶粒尺寸由谢乐公式计算得到.表2中,对于不同温度下沉积的样品,(222)晶面的衍射峰分别位于2θ=30.07°、30.33°、30.36°以及30.39°处,可见随着温度的升高,其峰位有向衍射角增大的方向移动的趋势.根据布拉格衍射理论,衍射角的增大说明晶体的晶格常数变小,导致薄膜结构更为致密.这一结论由光刻、湿法腐蚀实验所证实,发现高温下生长的In2O3薄膜更难被酸溶液所腐蚀.1#和2#的晶粒尺寸和半高宽没有明显的变化,随着生长温度的进一步升高,晶粒尺寸逐渐变大,而衍射峰的半高宽逐渐变窄,说明薄膜中可能存在的缺陷以及空位密度在减少,晶体结构得到改善.上述实验现象表明,较高温度下生长的氧化铟薄膜结晶质量较好.为研究薄膜的光学特性,采用蓝宝石晶体作衬底,在室温下用氩气溅射生长了In2O3薄膜,溅射功率和气压分别为100W和1.8Pa,并测试了薄膜的透射谱.图4所示为氧化铟薄膜的透射光谱,可以看到薄膜在可见光区的平均透射率都超过了90%,其在紫外区域的吸收明显加强,陡峭光学吸收边说明In2O3薄膜具有较高的光学质量.为得到薄膜的禁带宽度,根据方程(1)和(2)进行数值拟合[8]:其中,A和A′均为常数,α是吸收系数,d为薄膜的厚度,E为入射光子能量.这里薄膜的厚度为408nm,并利用在吸收边A≈1[8],作出(αE)2与E的关系曲线(图4插图所示),并将其线性部分外推到横轴上的截距,由此得到该样品的禁带宽度约为3.68eV,这同文献[10] 中报道的数值吻合.实验测量了在不同衬底温度、相同Ar溅射气体气压和相同溅射功率条件下沉积的In2O3薄膜的电学特性,结果表明随着衬底温度的升高,In2O3薄膜的载流子(电子)浓度增大,迁移率降低,当沉积温度为338℃时,载流子浓度达到2.6×1020cm-3,迁移率降低到6.8cm2/(V·s).显然,过高的载流子浓度对In2O3薄膜用于TFT器件的沟道层材料是不利的,为此尝试在溅射气体中加入少量O2达到降低In2O3薄膜载流子浓度的目的.文献[11] 曾报道未掺杂的氧化铟薄膜的电学特性会受到氧空位的影响,这里氧空位体现的是施主的性质.因此在生长过程中,适当的调节氩气和氧气的分压有可能使薄膜显示出绝缘体、半导体甚至导电体(透明导电薄膜)的不同特性.氩气溅射生长的薄膜存在一定浓度的氧空位,其电子浓度较高,电阻率较低.而纯氧气溅射的In2O3薄膜测量的电阻率接近无穷大,薄膜显示绝缘体的特性,这是由于氧离子对薄膜中氧空位的补偿作用,使得氧空位减少,电子浓度降低,相应的电阻率增大.实验采用(Ar+O2)的混合气体溅射制备了样品6#,氩、氧气体的流量比10∶1.样品5#和6#的其它沉积参数相同,衬底温度均为室温,溅射功率100W,测得的电学参数如表3所示.样品6#的电阻率超过103Ω·cm,其电子浓度只有～1015数量级,但是电子迁移率不高.对样品6#进行了退火处理,退火温度300℃,退火时间1h,退火后薄膜的电阻率大大降低,电子浓度增大到～1017cm-3,但是迁移率并无明显变化.可见由纯氩气溅射生长的In2O3薄膜具有更高的电子迁移率.采用射频磁控溅射法,在玻璃基底上沉积了氧化铟薄膜.薄膜具有立方多晶结构,较低温度下生长的薄膜表面更加平整,晶粒大小受生长温度的影响,较高的生长温度可获得较大的晶粒尺寸.所制备的薄膜在可见光范围的透光率平均都超过了90%.氩气溅射下生长的薄膜迁移率更高,且电子浓度达到～1018cm-3,而对氩气+氧气氛围下生长的薄膜,电子浓度减小了3个数量级,迁移率降低,经过300℃退火处理后,电子浓度提高(～1017cm-3),但是电子迁移率并没有大的改进.【相关文献】[1] Vygranenko Y,Wang K,Nathan A,et al.Stable indium oxide thinfilm transistors with fast threshold voltage recovery.Appl.Phys.Lett.,2007,91(26):2635081-1-3.[2] Wang L,Yoon M H,Lu G,et al.High-performance transparent inorganic-organic hybrid thin-film n-type transistors.Nature Materials,2006,5(11):893-900.[3] Lavareda G,Nunes de Carvalho C,Fortunato E,et al.Transparent thin film transistors based on indium oxide semiconductor.J.Non-Cryst.Solids,2006,352(23/24/25):2311-2314.[4] Wu H Z,Liang J,Jin G F,et al.Transparent thin-film transistors using ZnMgO asdielectrics and channel.IEEE Transactions on Electron Devices,2007,54(11):2856-2859. 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[6] Radha K B,Subramanyam T K,Srinivasulu N B,et al.Effect of substrate temperature on the electrical and opticalpropertiesof de reactive magnetron sputtered indium oxide films.Opt.M at.,2000,15(3):217-224.[7] Nakazawa H,Adachi K,AokiN,et al.The electronic properties of amorphous and crystallized In2O3films.J.Appl.Phys.,2006,100(9):0937061-1-8.[8] Zhang Q,Li X F,Li G F.Dependence of electrical and optical properties on thickness of tungsten-doped indium oxide thin films.Thin Solid Films,2008,517(2):613-616.[9] Flores-MendozaM A,Castanedo-Perez R,Torres-Delgado G,et al.Influence of the annealing temperature on the properties of undoped indium oxide thin films obtained by the sol-gel method.Thin Solid Films,2008,517(2):681-685.[10] Baba Ali E,EL Maliki H,Bernede J C,et al.In2O3deposited by reactive evaporation of indium in oxygen atmosphere—influence of post-annealing treatment on optical and electrical properties.M at.Chem.Phys.,2002,73(1):78-85.[11] Gopchandran K G,Joseph B,Abraham J T,et al.The preparation of transparent electrically conducting indium oxide films by reactive vacuumevaporation.Vacuum,1997,48(6):547-550.[12] Wu X C,Hong J M,Han Z J,et al.Fabrication and photoluminescence characteristics of single crystalline In2O3nanowires.Chem.Phys.Lett.,2003,373(1/2):28-32.。

第22卷　第5期2007年10月液　晶　与　显　示Chinese Jour nal of L iquid Cry stals and Display sVol .22,No .5Oct .,2007文章编号:1007-2780(2007)05-0560-05(A l ,Zr )共掺杂ZnO 透明导电薄膜的结构以及光电性能研究薛建设1,林　炜2,马瑞新2,康　勃2,吴中亮2(1.北京京东方光电科技有限公司,北京　100176,E -mail :xu ejiansh e @boe .com .cn ;2.北京科技大学冶金与生态工程学院,北京　100083)摘　要:用射频磁控溅射法在玻璃衬底上氩气气氛中制备出(A l ,Z r )共掺杂的ZnO 透明导电薄膜,研究了不同Zr 掺杂浓度和薄膜厚度ZnO 薄膜的结构、电学和光学特性。

结果表明,在最佳沉积条件下我们制备出了具有(002)单一择优取向的多晶六角纤锌矿结构,电阻率为2.2×10-2Ψ·cm ,且可见光段(320～800nm )平均透过率达到85%的Z nO 透明导电薄膜。

在150℃的条件下对(A l ,Zr )共掺杂的ZnO 薄膜进行1h 的退火处理,薄膜电阻率降低至8.4×10-3Ψ·cm 。

Z r 杂质的掺入改善了薄膜的可见光透光性。

关　键　词:氧化锌;透明导电薄膜;电阻率;透光率;射频磁控溅射中图分类号:O 484.4 文献标识码:A 收稿日期:2007-03-27;修订日期:2007-06-14 基金项目:北京市科委科技计划资助项目(No .D0306006000091,No .D0304002000021)1　引 言透明导电薄膜是在可见光区透光(T >80%)、紫外区截至,并且具有较低电阻率(～10-4Ψ·cm )的一种功能薄膜。

透明导电薄膜主要分为:金属膜系、透明导电氧化物(TCO )、高分子膜系、复合膜系、其他化合物膜系等,其中TCO 薄膜是目前工业最广泛应用的[1,2]。

目□□录1、引言 52、实验制备 5（一）铺设种子层 5 （二）水热法制备Al掺杂ZnO纳米薄膜 51、醋酸锌与六亚甲基四胺混合溶液 52、硝酸锌与六亚甲基四胺混合溶液 63、实验样品性质检验与分析 6（一）样品电子显微镜下图片 6 （二）样品光学性质检验 9 （三）电学特性的研究 104、结论 115、参考文献 12 1、引言ZnO是一种性能优异的宽紧带直接带隙半导体材料，呈六方纤锌矿型晶体结构，晶格常数a=0.32496nm，c=0.52065nm。

ZnO具有熔点高、热稳定性好、介电常数低、光电耦合系数大等优点，因此而被广泛的研究应用，例如在声表面波器件、体声波器件、气敏传感器、压敏电阻、透明导电电极和光发射器件等领域有着重要的应用前景。

实验室制备Al掺杂ZnO薄膜的方法有很多种，例如：水热法[2]、磁控溅射法[3,4]、脉冲激光沉积法[5]、溶胶-凝胶法（sol-gel）[6]等。

其中水热法制备的材料纯度高、结晶性好和大小形状可控而备受大家的青睐。

所谓水热法是指在特定的密闭反应器高压反应釜内，以水溶液为反应体系，通过对反应体系加热，在反应体系中产生一个高温高压的环境进行无机合成与材料制备的方法。

本文采用了水热法制备了Al掺杂ZnO纳米薄膜，并进一步研究了掺杂Al的量对ZnO纳米薄膜光学特性、电学特性和形态的变化。

2、实验制备（一）铺设种子层以无水乙醇作为溶剂配置溶液，醋酸锌浓度0.1M,二乙醇胺0.1M。

在60摄氏度的温度下搅拌半个小时，将光学玻璃在旋涂机上旋涂后放于400摄氏度的恒温加热板上加热，光学玻璃会由黑变透明，取下恢复到室温后再次选涂，如此步骤操作三次即可，最后一次加热可延长时间大约半小时左右。

注意：实验过程中不要用手直接拿着样品操作，要用镊子；旋涂前将裁好的光学玻璃放入无水乙醇中在超声波洗涤器中洗涤五到六分钟，清除表演的油渍；旋涂时要先将玻璃片放上之后才可以打开吸气泵，否则很容易损坏吸气泵；普种子层前一定要确保所旋涂面是导电的。

MOCVD法制备锌锡氧薄膜及其特性研究的开题报告一、研究背景随着新能源技术的快速发展，锌锡氧（ZnSnO）薄膜材料作为一种多元化材料在逐渐受到人们的关注，它具有良好的光电性能、化学稳定性和生物相容性，在透明导电、太阳能电池和光电器件等方面具有广阔的应用前景。

目前，利用化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）等技术制备的ZnSnO薄膜多存在着制备温度高、薄膜结晶度差、掺杂成分不易调控等问题。

而金属有机化学气相沉积（MOCVD）技术在制备材料方面表现出了其独特的优势，具有制备温度低、材料成分均匀、精度高等优点。

因此，采用MOCVD技术制备ZnSnO薄膜，可以提高其结晶度和掺杂均匀性，为其应用提供更好的基础。

二、研究内容和目标本研究旨在采用MOCVD技术在玻璃基板上制备ZnSnO透明导电薄膜，并研究其微观形貌、光学性质和电学性质等特性。

具体内容包括：1. 优化MOCVD反应条件，制备ZnSnO薄膜；2. 研究ZnSnO薄膜的晶体结构、微观形貌和表面形貌；3. 测量ZnSnO薄膜的透光率、透射率、漏电流等光学和电学性能；4. 探究ZnSnO薄膜光电性能，并尝试在柔性衬底上制备透明导电薄膜。

本研究旨在优化MOCVD制备ZnSnO薄膜的工艺条件和研究其特性，为其在光电器件和化学传感器等领域开展进一步的应用研究提供基础。

三、技术路线1. 制备ZnSnO薄膜：采用MOCVD技术，在具有良好控制的反应条件下制备ZnSnO薄膜。

主要反应物为乙二醇锌（Zn(C2H5O)2）、三甲基锡（Sn(CH3)4）和氨（NH3）。

采用旋转涂覆法在高温环境下将反应物转化为ZnSnO沉积到基板表面上，形成ZnSnO薄膜。

2. 材料表征：采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）等手段，对所得ZnSnO薄膜的晶体结构、微观形貌和表面形貌进行表征。

3. 测量薄膜光学性能：采用紫外可见光谱仪（UV-Vis）、反射率仪、激光扫描电子显微镜（CLSM）等手段，测量ZnSnO薄膜的透光率、透射率和反射率等光学特性。

透明导电薄膜的研究现状及应用摘要：综述了当前透明导电薄膜的最新研究和应用状况，重点讨论了ITO膜的光电性能和当前的研究焦点。

指出了目前需要进一步从材料选择、工艺参数制定、多层膜光学设计等方面来提高透明导电膜的综合性能，使其可见光平均透光率达到92%以上，从而满足高尖端技术的需要。

关键词：透明导电，薄膜，平均透光率，ITO，电导率透明导电薄膜的种类有很多，但氧化物膜占主导地位（例如ＩＴＯ和ＡＺＯ膜）。

氧化铟锡（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ简称为ＩＴＯ）薄膜、氧化锌铝（Ａｌ－ｄｏｐｅｄＺｎＯ，简称ＡＺＯ）膜都是重掺杂、高简并ｎ型半导体。

就电学和光学性能而言，它是具有实际应用价值的透明导电薄膜。

金属氧化物透明导电薄膜（ＴＣＯ：ＴｒａｎｓｐａｒｅｎｔａｎｄＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＯｘｉｄｅ的缩写）的研究比较早，Ｂａｋｄｅｋｅｒ于１９０７年第一个报道了ＣｄＯ透明导电薄膜。

从此人们就对透明导电薄膜产生了浓厚的兴趣，因为从物理学角度看，透明导电薄膜把物质的透明性和导电性这一矛盾两面统一起来了。

１９５０年前后出现了硬度高、化学稳定的ＳｎＯ２基和综合光电性能优良的Ｉｎ２Ｏ３基薄膜，并制备出最早有应用价值的透明导电膜ＮＥＳＡ（商品名）－ＳｎＯ２薄膜。

ＺｎＯ基薄膜在２０世纪８０年代开始研究得火热。

ＴＣＯ薄膜为晶粒尺寸数百纳米的多晶；晶粒取向单一，目前研究较多的是ＩＴＯ、ＦＴＯ（Ｓｎ２Ｏ：Ｆ）。

１９８５年，ＴａｋｅａＯｊｉｏＳｉｚｏＭｉｙａｔａ首次用汽相聚合方法合成了导电的ＰＰＹ－ＰＶＡ复合膜，从而开创了导电高分子的光电领域，更重要的是他们使透明导电膜由传统的无机材料向加工性能较好的有机材料方面发展。

透明导电膜以其接近金属的导电率、可见光范围内的高透射比、红外高反射比以及其半导体特性，广泛地应用于太阳能电池、显示器、气敏元件、抗静电涂层以及半导体／绝缘体／半导体（ＳＩＳ）异质结、现代战机和巡航导弹的窗口等。

由于ＩＴＯ薄膜材料具有优异的光电特性，因而近年来得以迅速发展，特别是在薄膜晶体管（ＴＦＴ）制造、平板液晶显示（ＬＣＤ）、太阳电池透明电极以及红外辐射反射镜涂层、火车飞机用玻璃除霜、建筑物幕墙玻璃等方面获得广泛应用，形成一定市场规模。

TCO透明导电薄膜简介前言透明导电氧化物transparentconductiveoxide简称TCO薄膜主要包括In、Sb、Zn和Cd的氧化物及其复合多元氧化物薄膜材料具有禁带宽、可见光谱区光透射率高和电阻率低等共同光电特性广泛地应用于太阳能电池、平面显示、特殊功能窗口涂层及其他光电器件领域。

透明导电薄膜以掺锡氧化铟tindopedindiumoxide简称ITO为代表研究与应用较为广泛、成熟在美日等国已产业化生产。

近年来ZnO薄膜的研究也不断深入掺铝的ZnO薄膜简称AZO被认为是最有发展潜力的材料之一。

同时人们还开发了Zn2SnO4、In4Sn3O12、MgIn2O4、CdIn2O4等多元透明氧化物薄膜材料。

TCO薄膜的制备工艺以磁控溅射法最为成熟为进一步改善薄膜性质各种高新技术不断被引入制备工艺日趋多样化。

本文综述以ITO和AZO为代表的TCO薄膜的研究进展及应用前景。

一、TCO薄膜的发展TCO薄膜最早出现于20世纪初1907年Badeker首次制成了CdO透明导电薄膜引起了人们的较大兴趣。

但是直到第二次世界大战由于军事上的需要TCO薄膜才得到广泛的重视和应用。

1950年前后出现了SnO2基和In2O3基薄膜。

ZnO基薄膜兴起于20世纪80年代。

相当长一段时间这几种材料在TCO薄膜中占据了统治地位。

直到上世纪90年代中期才有新的TCO薄膜出现开发出了多元TCO薄膜、聚合物基体TCO薄膜、高迁移率TCO 薄膜以及P型TCO薄膜。

而SnO2基和In2O3基材料也通过掺加新的元素而被制成了高质量TCO薄膜。

最近据媒体报导美国俄勒冈大学研究人员对TCO材料的研究取得重大突破他们研制出一种便宜、可靠且对环境无害的透明导电薄膜材料。

该材料可用于制作透明晶体管用来制造非常便宜的一次性电子产品、大型平面显示器和可折叠又方便携带的电器。

科学家称这项研究成果将引导新产业和消费领域的发展。

这种薄膜材料的成分是无定型重金属阳离子氧化物与导电物质碳相比具有很多优点相对于有机聚合体导电物质来说亦具有较高的灵活性和化学稳定性容易制造也更加坚硬。

Cu2ZnSn(S,Se)4薄膜太阳能电池的研究进展王艳玲;郭洪玲;王刚;李岳姝;王艳梅【摘要】锌黄锡矿结构的Cu2ZnSn(S,Se)4(CZTSSe)材料,由于具有价格低廉、带隙合适、吸光系数高等优良光电性能,很适合作为新一代无机薄膜太阳能电池的吸光层材料,已受到各国科研人员的高度关注.国内外采用多种沉积薄膜技术来制备CZTSSe吸光层材料,主要包括真空和非真空方法.综述了最近CZTSSe太阳能电池制备技术所取得的一些进展,尤其对采用溶液法制备CZTSSe太阳能电池的发展现状做了重点阐述.展望了CZTSSe太阳能电池的发展趋势.%The kesterite-structured semiconductors Cu2ZnSn(S,Se)4 (CZTSSe) have gained much attention as a promising absorber materials for next generation thin film solar cells due to its low material cost,suitable band gaps and high absorption coefficient.Numerous deposition approaches are reported to fabricate CZTSSe absorber layers,which mainly include vacuum and non-vacuum processes.The recent progress of different techniques of fabricating CZTSSe solar cells is summarized in details.The solution-based deposition route to prepare CZTSSe nanocrystal thin films is highlighted specially.In addition,the research trends of CZTSSe solar cells are prospected.【期刊名称】《电子元件与材料》【年(卷),期】2017(036)006【总页数】7页(P1-7)【关键词】CZTSSe;锌黄锡矿;综述;薄膜太阳能电池;吸光层;溶液法;真空法【作者】王艳玲;郭洪玲;王刚;李岳姝;王艳梅【作者单位】黑龙江工业学院环境工程系,黑龙江鸡西 158100;黑龙江工业学院环境工程系,黑龙江鸡西 158100;中国科学院长春应用化学研究所稀土资源利用国家重点实验室,吉林长春130022;黑龙江工业学院环境工程系,黑龙江鸡西 158100;黑龙江工业学院环境工程系,黑龙江鸡西 158100【正文语种】中文【中图分类】TM914.4面对全球的能源危机和环境问题日益凸显，各国科研人员开始致力于研发可以替代传统能源的新型能源补给方式。

薄膜材料的结构与性能调控薄膜材料是指厚度在纳米至微米级别的材料，已经成为能源、信息技术、新材料等领域的重要研究方向。

在薄膜材料的研究过程中，结构与性能调控被认为是非常重要的一环。

只有深刻理解薄膜材料的结构与性能，才能够实现对它们的有效调控，进而开发高性能材料。

薄膜材料的结构特征薄膜材料相比于体块材料，其结构具有独特的特点。

首先，薄膜材料的体积很小，因此，表面在整体材料性质方面发挥重要作用；其次，薄膜材料的结构随厚度的减小而发生变化。

例如，其晶格参数、相对原子位置、缺陷密度等均会明显发生变化。

这导致了薄膜材料会出现新的物理、化学性质，这些性质在研究与应用过程中也需要特别注意。

在薄膜材料结构的研究中，扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等显微镜已经成为不可缺少的手段。

其中，TEM是一种高分辨率、高能分析技术，能够对物质内部的微小结构进行深入研究。

薄膜材料的性能特征薄膜材料的性能往往受到厚度、晶粒大小、缺陷结构等因素的影响。

在实际应用中，许多薄膜材料都具有特殊的性质和应用价值。

例如，透明导电膜(transparent conductive films, TCFs)在光电领域、光伏领域、显示技术等方面被广泛应用。

其中，以氧化铟锡(ITO)薄膜为代表，其电阻率低、透明度高、导电性良好，是目前最流行的TCFs制备材料之一。

在热障涂层的研究中，采用了许多不同的材料体系，以期获得更加优异的性能。

其中，铝氧化物(Al2O3)、硅氧烷(SiO2)、碳化硅(SiC)等材料在这一领域里具有广泛的应用前景。

除此之外，薄膜材料在生物医学、催化剂等领域也有着非常广泛的应用。

例如，ZIF-8脆性分子筛的研究表明，这一材料具有较强的质子传导性能，有望应用于燃料电池等相关领域。

薄膜材料性能的调控与优化在薄膜材料性能的调控上，一般可从以下几个方面进行：1. 厚度控制。

薄膜材料的性质与厚度有着密切的关系。

因此，在薄膜材料的制备过程中，应该注意材料的厚度控制。