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ZnO基薄膜的、异质结制备与应用研究开题报告
一、研究背景
ZnO具有广泛的应用前景，例如太阳能电池、发光二极管、激光器、透明导电薄膜等领域。
ZnO基薄膜及其异质结的制备和应用研究已成为
当前热门的研究领域。
其中，通过外延生长法制备ZnO基异质结并研究
其光电特性是一种重要的研究方法。
二、研究目的
本研究旨在通过外延生长法制备ZnO基异质结，并研究其光电特性
及其在光电器件上的应用。
三、研究内容
1.设计合适的生长条件，制备具有高质量的ZnO基异质结薄膜；
2.利用光电特性测试仪器测试薄膜的光电性能；
3.研究ZnO基异质结薄膜在光电器件中的应用。
四、研究方法
1.采用化学气相沉积法生长ZnO基异质结薄膜；
2.利用光电特性测试仪器测试薄膜的光电性能（如载流子迁移率、
光学带隙等）；
3.设计并制作ZnO基异质结薄膜光电器件，并对其性能进行测试分析。
五、研究意义
本研究可以深入了解ZnO基异质结薄膜的结构、性质和制备方法，
在光电器件领域中具有广泛的应用前景，对于推动光电器件的发展具有
重要的意义。
透明导电薄膜的制备方法及性能研究引言透明导电薄膜作为一种具有重要应用前景的材料，在电子器件、光伏领域等方面具有广泛的应用。
因此，对透明导电薄膜的制备方法及性能进行研究具有重要意义。
本文将围绕透明导电薄膜的制备方法和性能进行详细探讨，旨在提供相关研究的最新进展和未来发展方向。
一、透明导电薄膜的制备方法1. 喷雾法喷雾法是制备透明导电薄膜的一种常用方法。
通过将导电材料以溶胶或乳液形式喷雾于基底表面，随后利用高温烧结、烘干或光照处理等方法制备薄膜。
这种方法具有操作简单、成本较低的优势，能够制备大面积的透明导电薄膜。
2. 溅射法溅射法是一种物理气相沉积技术，可通过在真空环境下将固态导电材料溅射于基底上制备薄膜。
该方法具有高控制性和高纯度的优点，能够制备出优异的透明导电薄膜。
然而，溅射法制备薄膜过程中的高温或离子轰击可能对基底材料造成损伤，需要进一步改进。
3. 热原子层沉积法热原子层沉积法是采用化学反应来制备透明导电薄膜的一种方法。
该方法利用原子层沉积技术，通过将导电材料的前体物质分子在基底上进行表面反应沉积，形成均匀的薄膜。
这种方法具有较高的晶格质量和较好的导电性能，并且对基底的伤害较小。
二、透明导电薄膜的性能研究1. 透明性能透明导电薄膜的透明性能是其重要的性能指标之一。
透明性能主要取决于薄膜的可见光透过率和红外透过率。
高透过率可以提高光伏器件的光电转换效率，因此，提高透明性能是制备高效透明导电薄膜的关键。
2. 导电性能透明导电薄膜的导电性能与其电阻率直接相关。
低电阻率意味着更好的导电性能。
导电性能的好坏取决于导电薄膜的化学成分、晶体结构以及杂质含量等因素。
提高导电性能可以使透明导电薄膜在电子器件等领域具有更广泛的应用。
3. 机械性能透明导电薄膜的机械性能直接影响其在实际应用中的稳定性和可靠性。
优异的机械性能可以提供薄膜的耐磨、耐划伤和抗拉伸等特性。
因此，针对透明导电薄膜的机械性能进行研究，对于材料的实际应用具有重要意义。
SnO2透明导电膜的结构性能及光电特性分析透明导电薄膜的种类很多，目前主要有金属透明导电薄膜、氧化物透明导电薄膜、非氧化物透明导电薄膜和高分子透明导电薄膜，其中对金属氧化物透明导电膜的研究比较早。
20世纪50年代前后，出现了硬度高、化学稳定的SnO2基薄膜和综合光电性能优良的In2O3 基薄膜，并制造出了最早有应用价值的透明导电膜NESA-SnO2薄膜，80年代后出现了研究SnO基薄膜的热潮，现已形成SnO2薄膜及其掺杂体系、Cd2SnO4薄膜体系、In2O3薄膜及其掺杂体系、SnO薄膜及其掺杂体系等四大类。
目前单层膜低辐射玻璃的材料主要以SnO2、In2O3、SnO等宽禁带半导体氧化物为主，特别是ITO和SnO2基的低辐射玻璃[2，3]；SnO2成本较低，通过掺杂F、Sb或P等，能大幅度提高SnO2膜的电导率，其中掺F的SnO2膜还具有高透光性、耐腐蚀性等优点，是一种比较理想的低辐射膜[3-9]。
透明导电薄膜具有良好的光电性能，近几十年以来发展很快，透镜光学系统的设计不断得到优化。
其中，液体透镜就是一种是最为简单、成像质量较好的新型透镜。
基于电湿效应的液体透镜，在外加电压驱动时，其变焦响应速度快，抗震性好，成像性能较为稳定，并且功耗低。
可应用于很多领域，有着广泛的应用前景。
本文将采用超声喷涂热解淀积工艺将SnO2：F透明导电薄膜均匀地制备于小尺寸石英管的内、外壁和底部，并对石英管内电场及两种液体界面处的光电特性进行分析。
1SnO2透明导电膜的结构性能1.1 透明导电薄膜透明导电薄膜是指对可见光（波长λ在380～760nm范围内）的透射率高且电导率高的薄膜。
一般讲，可见光的平均透光率Tavg80%、电导率在103Ω-1cm-1以上的薄膜才被称为透明导电膜。
只有能同时满足上述两种条件的材料才能在透明导电膜上应用。
1.2 薄膜结构作为一种多功能无机材料的SnO2透明导电薄膜，不仅兼备低电阻，高的可见光透过率，还具有优良的膜强度和化学稳定性，在太阳能电池，功率加热及光电器件等领域中得到了广泛的应用。
透明导电薄膜材料的制备及其性能研究近年来，随着电子工业的不断发展，透明导电薄膜材料在各种电子器件中扮演着越来越重要的角色。
透明导电薄膜材料具有良好的导电性和透明性，可以应用于太阳能电池板、液晶显示器、触摸屏、电热器、电器剪、电子纸、智能玻璃等多个领域。
本文将介绍透明导电薄膜材料的制备方法和性能研究进展。
一、透明导电薄膜材料的制备方法1. 溅射法溅射法是制备透明导电薄膜的主要方法之一。
该方法的原理是将两种或多种金属制成薄膜，使它们在热点上扰动或冲击，使金属离子得到激发，进而形成等离子体。
随着副反应的发生，等离子体离子可以被加速至高速，直到它们撞击底部的晶体衬底。
这样，金属薄膜就被沉积在衬底上，并形成透明导电薄膜。
溅射法制备的透明导电薄膜具有良好的光学性能和电学性能，但成本较高。
因此，目前工业上生产透明导电膜的主要方法还是化学气相沉积法和溶液法。
2. 化学气相沉积法化学气相沉积法（CVD）是利用气相反应制备薄膜的一种方法。
它基于气态前体在固体表面发生化学反应的原理制备薄膜。
通过CVD方法制备透明导电薄膜可以在常温下进行，并且可以制备大面积的薄膜。
但CVD方法也有一些局限性，如在反应过程中如果选择不适当的前体，可能会导致副产物的生成，影响薄膜的生长质量，同时CVD方法的成本也较高。
3. 溶液法溶液法是一种利用透明导电涂料来制备透明导电薄膜的方法。
透明导电涂料是由透明导电材料和粘结剂等成分组成的溶液。
通过涂覆透明导电涂料到基板上，然后在一定的条件下制备透明导电薄膜。
该方法制备透明导电薄膜的过程简单易行，成本较低，是目前应用最广泛的制备透明导电薄膜的方法。
但是由于涂料的制备过程和涂覆的条件会对薄膜的质量产生影响，所以目前该方法的应用仍存在一定的局限性。
二、透明导电薄膜的性能研究进展1. 电学性能透明导电薄膜材料的电学性能是制备透明导电薄膜时需要考虑的最重要因素之一。
常用的评价指标包括电阻率和透过率等。
为了提高透明导电薄膜的电阻率，研究者通常采用掺杂法和合金化等方法来改善电学性能。
ZnO薄膜的制备与性能研究ZnO是众所周知的一种半导体材料，近年来，它的应用领域不断扩大，包括光电技术、传感器技术、气敏技术、生物技术等领域。
其具有较高的透明度、电阻率、热稳定性和高电子迁移率等优异特性，使得其在各个领域中拥有巨大市场前景。
在这些应用中，ZnO薄膜则是ZnO材料的重要组件之一。
本文主要探讨ZnO 薄膜的制备及其性能研究。
一、ZnO薄膜制备方法1.溶胶-凝胶法ZnO薄膜制备的一种常见方法为溶胶-凝胶法。
该方法主要涉及将预先制备好的ZnO溶胶放置于合适的基底上，然后通过热退火的方式完成ZnO薄膜的制备。
使用该方法，可以获得良好的薄膜质量和较大的薄膜面积，同时可以随意控制薄膜厚度。
2.物理气相沉积法物理气相沉积法是ZnO薄膜制备中最常用的方法之一。
其主要通过采用物理气相沉积设备将高温气体通入反应室，然后将蒸汽通过传输管道沉积在基底上完成ZnO薄膜的制备。
该方法具有制备ZnO晶体中空气杂质较少、晶粒精细等显著的优点。
3.MBE法MBE法是利用分子束外延设备在超高真空环境下生长晶体的方法。
该方法制备的ZnO薄膜具有非常高的晶体质量。
然而，需要难以实现的极限条件，如超高真空环境和较高的晶体表面温度。
二、ZnO薄膜性能研究1.光电性能ZnO薄膜是光学和电学交叉的半导体薄膜。
关于ZnO薄膜的光学性能，已有许多研究。
例如，有研究人员证实了ZnO条纹薄膜在光学上具有比等宽薄膜更高的透射比，这是由于条纹薄膜的形态依赖性的折射率引起的。
此外，ZnO薄膜具有优越的光电转换性能，可用于太阳能电池、传感器等领域。
2.气敏性能ZnO薄膜的气敏性能是其另一个重要的应用领域，具有广泛的市场前景。
研究表明，ZnO薄膜的气敏性能受到薄膜厚度、沉积温度和掺杂类型等多个因素的影响。
例如，掺杂ZnO薄膜的气敏性能不仅可以提高灵敏度，还可以增加电阻率等方面的特性。
3.化学性质关于ZnO薄膜的化学性质，研究人员通常需要从其表面性质、表面反应等多个方面进行分析。
MWCNTs与ZnOSnO2复合材料的制备及其NO气敏性研究的开题报告一、研究背景随着工业化和城市化的推进，空气污染问题越来越严重，尤其是有害气体NO的排放量逐年增加，对人类健康和环境造成的影响越来越大。
因此，开发新型高效的NO气敏材料成为当前研究热点之一。
MWCNTs和ZnOSnO2都具有良好的气敏性能，其复合材料的气敏性能更有潜力。
MWCNTs是一种纳米材料，高比表面积和良好的导电性能使其成为制备气敏材料的理想选择；ZnOSnO2复合材料具有良好的化学稳定性和光催化性能，是制备氧化物半导体气敏材料的常用选择之一。
因此，研究MWCNTs与ZnOSnO2复合材料的制备及其NO气敏性能具有重要的学术和应用价值。
二、研究内容与方法本文将研究MWCNTs与ZnOSnO2复合材料的制备及其NO气敏性能。
具体内容如下：1.制备MWCNTs/ZnOSnO2复合材料：采用水热法制备ZnOSnO2，再将MWCNTs与其复合，并进行表征。
2.测试复合材料的NO气敏性能：利用静态气敏实验系统，测试MWCNTs和MWCNTs/ZnOSnO2复合材料的NO气敏性能及其响应和恢复时间。
3.表征复合材料的物理化学性质：利用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)等对制备材料的形貌、结构和热稳定性进行表征。
三、预期成果本研究将制备出MWCNTs/ZnOSnO2复合材料，并对其进行全面的表征和气敏性能测试，探究复合材料的气敏机理和影响因素。
预期达到以下成果：1.制备出MWCNTs/ZnOSnO2复合材料，表征其形貌、结构和热稳定性。
2.测试复合材料的NO气敏性能，并探究其响应和恢复时间。
3.探究MWCNTs与ZnOSnO2复合材料的气敏机理和影响因素。
四、研究意义本研究的开展将对新型高效的NO气敏材料的研究有所推进，还能为环境监测、汽车尾气排放等领域的应用提供理论和实践支持。
透明导电ITO薄膜的制备及光电特性的研究曹延军【摘要】采用溶胶-凝胶方法以In(NO3)3.4.5H2O和SnCl4.5H2O为前驱物,用提拉法在石英玻璃基体上制备了ITO透明导电薄膜.详细研究了不同掺Sn比例、不同金属离子浓度、不同提拉速度、不同烘烤温度对ITO薄膜光电特性的影响.结果表明,提拉法制备的薄膜在热处理过程中由凝胶状态向结晶态逐渐转变,方电阻随热处理温度的升高而降低;导电率随薄膜厚度的增加呈非线性增加.%Optical and electrical praperties of ITO transparent conductive film were studied. ITO transparent conductive Films were prepared on substrate of quartz glass by withdraw technique using sol-gel method. The effects of every factor on the optical and electrical properties of the files had been investigated during the process. The withdrawn ITO films crystallized during heat treatment and the crystallization process, ITO films decreased with the increase of temperature and the resistivity of the Films came. down with that, the conductivity increased with the withdrawing times.【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2011(000)004【总页数】3页(P74-76)【关键词】ITO薄膜;溶胶-凝胶法;光电特性【作者】曹延军【作者单位】延安职业技术学院,陕西,延安,716000【正文语种】中文【中图分类】TQ134.32氧化铟锡(ITO)薄膜是一种n型半导体晶体薄膜,由于能将其导电性与晶体性有机地结合在一起成为一种透明导电膜,还具有高硬度、耐磨性、耐化学腐蚀特性以及良好的加工性能[1],ITO作为纳米铟锡金属氧化物,具有很好的导电性和透明性,可以切断对人体有害的电子辐射、紫外线及远红外线[2]。
ZnO掺杂ITO薄膜光电性能及其与p-GaN欧姆接触性能研究的开题报告题目：ZnO掺杂ITO薄膜光电性能及其与p-GaN欧姆接触性能研究研究背景：ITO (Indium Tin Oxide) 是一种广泛应用于电子器件领域的透明导电材料。
它在光电转换、平面显示等领域有着广泛的应用。
由于 indium 与tin 元素的成本相对较高，所以近年来研究人员开始关注用其他材料代替ITO 的研究。
其中，ZnO (Zinc Oxide) 作为一种广泛应用的透明导电材料，具有价格低廉、稳定性好等优点，成为了 ITO 替代品研究的热门材料之一。
p-GaN (p-type Gallium Nitride) 是一种重要的半导体材料，在LED、激光器等方面有着重要的应用。
而其与其他材料的界面性质的研究，对于器件性能的提升有着重要的作用。
因此，在此背景下，本文选择了 ZnO 掺杂 ITO 作为研究对象，探究其光电性能，并研究其与 p-GaN 的欧姆接触性能，以期为相关器件的研究提供参考和理论指导。
研究内容及实验设计：1. ZnO 掺杂 ITO 薄膜制备：通过热蒸发法制备掺杂不同浓度 ZnO的 ITO 薄膜，研究其不同掺杂浓度下的透明度、电阻率等光电性能。
2. 制备 p-GaN 样品：使用金属有机化学气相沉积法制备 p-GaN 样品。
3. 测试 ZnO 掺杂 ITO 薄膜与 p-GaN 的接触性能：使用 IV 曲线测试仪测量 ZnO 掺杂 ITO 薄膜与 p-GaN 的接触电阻、接触电流等数据，研究其欧姆接触性能。
预期成果及意义：本研究将探究 ZnO 掺杂 ITO 薄膜的光电性能及其与 p-GaN 的欧姆接触性能，为相关器件的研究提供参考和理论指导。
同时，本研究还可进一步拓展 ZnO 掺杂 ITO 的应用领域，为 ITO 替代品的研究提供新思路。
基于印刷电子的透明导电薄膜研究进展赵文秀;周奕华;钱俊【摘要】透明导电薄膜是一种在可见光范围内透光率较高、导电性优良的薄膜材料.近年来随着智能手机、平板电脑等电子产品日益普及,透明导电薄膜受到越来越多的关注.本文分析了目前占据市场统治地位的掺锡氧化铟透明导电薄膜的缺点以及近年来国内外对透明导电薄膜开展的研究工作,总结了目前在印刷电子领域透明导电薄膜的主要研究方向,一方面是在传统金属氧化物薄膜基础上的改进;另一方面是寻找新型透明导电薄膜材料,并分别综述了各个研究方向的最新进展.【期刊名称】《影像科学与光化学》【年(卷),期】2015(033)003【总页数】13页(P251-263)【关键词】透明导电薄膜;印刷电子;喷墨打印;图案化;透明电极【作者】赵文秀;周奕华;钱俊【作者单位】武汉大学印刷与包装系,湖北武汉430079;武汉大学印刷与包装系,湖北武汉430079;武汉大学印刷与包装系,湖北武汉430079【正文语种】中文近年来，电子科学技术不断发展，各类电子产品日益普及，市场需求不断扩大。
作为许多电子器件（如液晶显示器、触屏等）的关键部分，透明导电薄膜受到越来越多的关注。
透明导电薄膜（transparent conductive film，简称 TCF），是一种在可见光范围内（波长380nm～780nm）透光率较高、导电性优良的薄膜材料。
透明导电薄膜广泛应用于液晶显示屏、触屏、薄膜太阳能电池、发光器件和电磁屏蔽装置等［1，2］。
尽管目前市场上基于金属氧化物的透明导电薄膜已经较为成熟，但是还是存在很多缺点。
国内外针对透明导电薄膜的研究逐渐成为热点，人们期望开发出一些新的生产工艺，或者开发出一些新型的透明导电薄膜材料，以克服这些缺点。
1 主流商业化透明导电薄膜的缺点目前商业化的透明导电薄膜中占统治地位的是掺锡氧化铟（tin doped indium oxide，简称ITO），占据了超过97%的透明导电薄膜市场［1］。
ZnO材料的性质及其薄膜研究现状【摘要】近几年，ZnO作为宽禁带半导体受到人們越来越多的重视。
和目前最成功的宽禁带半导体材料GaN相比，ZnO具有很多优点。
本文综述了ZnO材料的主要性质，并深入探讨了ZnO薄膜的研究现状。
【关键词】ZnO薄膜;应用近几年，由于短波长激光二极管LD激光器在信息领域具有很大的应用前景，人们对宽禁带半导体的研究产生了极大的兴趣。
目前已经制造出GaN和ZnSe基的蓝光发光二极管和激光器。
蓝色发光器件的研制成功，使得全色显示成为可能，而且可以制作出高亮度和高效率的白光发射器件。
用GaN制造的蓝光激光器可代替GaA红外激光器，使光盘的光信息存储密度大大提高，这将极大的推动信息技术的发展。
但这些蓝光材料也有明显的不足，ZnSe激光器在受激发射时容易因温度升高而造成缺陷的大量增殖，所以寿命很短，而GaN材料的制备需要昂贵的设备，缺少合适的衬底材料，薄膜需要在高温下生长，难度较大，找到性质与之相近的发光材料，并克服GaN材料的不足，这个工作具有十分重要的意义。
ZnO材料无论是在晶格结构，晶格常数还是在禁带宽度上都与GaN很相似，对衬底没有苛刻的要求而且很容易成膜。
同时ZnO材料在室温下具有高的激子束缚能约60meV，在室温下激子不会被电离可以获得有效地激子发射。
这将大大降低室温下的激射域值。
目前国内外关于ZnO材料的研究正蓬勃发展，覆盖面十分广阔。
本文综述了ZnO材料的主要性质，并深入探讨了ZnO薄膜的研究现状。
一、ZnO的性质1、ZnO薄膜的光电性质ZnO是一种宽禁带的n型半导体材料，具有优良的光电性质。
其光电性质与化学组成、能带结构、氧空位数量及结晶程度密切相关[1]。
在适当的制备条件及掺杂下，ZnO薄膜表现出很好的低阻特征。
B.Joeph等人[2]利用化学喷雾沉积法在沉积温度为450℃及真空煅烧的条件下，制得厚度为175nm的未掺杂ZnO薄膜的电阻率仅为3某10-3Ωm，而T.Schuler等以ol-gel法制备的厚度为174nm的掺Al等杂质的ZnO的电阻率也仅为5某10-3Ωm。
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。
透明导电氧化物薄膜研究现状作者：雷亚玲来源：《中国化工贸易·下旬刊》2018年第09期摘要：功能薄膜在战略新兴产业中扮演着重要的角色，其中，透明导电氧化物（Transparent Conductive Oxide，简称TCO）薄膜是非常重要的一种。
在节能减排大形势下，太阳能电池的研究不断深入，建筑隔热已成为涂料领域新的趋势，TCO薄膜的应用前景广阔。
本文概述了3类TCO薄膜的性能，制备工艺，应用领域以及优缺点，以期对TCO薄膜的研究提供参考。
关键词：透明导电氧化物，电导率，薄膜1 前言透明导电氧化物薄膜是一类重要的半导体材料，因其结合了透明性与导电性，是功能薄膜材料的重要分支。
通常来讲，TCO薄膜在可见光的平均透光率T>80%，电阻率低于10-3Ω·㎝[1]。
透明意味着其禁带宽度大（Eg在3.0eV左右），同时适量的自由电子数又使其具有良好的电导率。
薄膜的光学和电学性质因其所含元素本身的固有性质而受到限制，因此由多种氧化物组成的新型多元氧化物薄膜可以通过调整组成与元素组分来获得最佳性能，以适应某种特殊要求。
这是TCO薄膜的重要发展方向之一[2]。
研究的比较广泛的TCO材料体系主要包括：In2O3、SnO2、ZnO及其掺杂体系In2O3：Sn（ITO）、In2O3：Mo（IMO）、SnO2：Sb（ATO）、SnO2：F（FTO）、ZnO：Al （AZO）等。
三大体系各有其优缺点。
2 In2O3基TCO薄膜研究和应用相对比较成熟的是In2O3基的ITO透明导电薄膜，其电阻率低，介于10-3～10-5Ω·cm之间，可见光的透射率在80%以上，是高透过性的TCO薄膜中最重要的一种。
H.Hosono采用脉冲沉积技术沉积ITO薄膜，当w（SnO2）=5.7%时，其可见光的透射率达到85%，电阻率低达7.7×10-5Ω·cm[3]。
Terzini E[4]等用SnO2掺杂量为10%的ITO靶材制备出了电阻率为8.6×10-4 Ω·cm的ITO 薄膜，可见光的透过率可达90%。
开题报告
电气工程与自动化
ZnO-SnO2透明导电薄膜光电特性研究
一、选题的背景与意义：
随着电子信息产业的迅猛发展，透明导电薄膜材料被广泛应用于半导体集成电路、平面显示器、抗静电涂层等诸多领域，市场规模巨大。
1. 透明导电薄膜的概述
自然界中往往透明的物质不导电,如玻璃、水晶、水等，导电的或者说导电性好的物质往往又不透明,如金属材料、石墨等。
但是在许多场合恰恰需要某一种物体既导电又透明,例如液晶显示器、等离子体显示器等平板显示器和太阳能电池光电板中的电极材料就是需要既导电又透明的物质。
透明导电薄膜是薄膜材料科学中最重要的领域之一，它的基本特性是在可见光范围内，具有低电阻率，高透射率，也就是说，它是一种既有高的导电性，又对可见光有很好的透光性，而对红外光有较高反射性的薄膜。
正是因为它优异的光电性能，它被广泛的应用在各种光电器件中，例如：平面液晶显示器（LCD），太阳能电池，节能视窗，汽车、飞机的挡风玻璃等。
自从1907年Badeker制作出CdO透明导电薄膜以后，人们先后研制出了In2O3，SnO2，ZnO等为基体的透明导电薄膜。
目前世界研究最多的是掺锡In2O3（简称ITO）透明导电薄膜，掺铝ZnO（简称AZO）透明导电薄膜。
同时，人们还开发了CdInO4、Cd2SnO4、
Zn2SnO4等多元透明氧化物薄膜。
2. SnO2基薄膜
SnO2（Tin oxide，简称TO）是一种宽禁带半导体材料，其禁带宽度Eg=3.6eV，n 型半导体。
本征SnO2薄膜导电性很差，因而得到广泛应用的是掺杂的SnO2薄膜。
对于SnO2来说，五价元素的掺杂均能在禁带中形成浅施主能级，从而大大改善薄膜的导电性能。
目前应用最多、应用最广的是掺氟二氧化锡（SnO2:F，简称FTO）薄膜和掺锑二氧化锡（SnO2:Sb,简称ATO）薄膜。
SnO2:Sb薄膜中的Sb通常以替代原子的形式替代Sn的位置。
掺杂Sb浓度不同，电阻率不同，最佳Sb浓度为0.4%-3%（mol）的范围对应电阻率为10-3Ω·cm，可见光透过率在80%-90%。
SnO2:F薄膜热稳定性好、化学稳定性好、硬度高、生产设备简单、工艺周期短、原材料价格廉价、生产成本
低，用热解法制得的FTO薄膜电阻率约为6×10-4Ω·cm,可见光范围内的透过率在80%以上。
3. ZnO基薄膜
ZnO是一类重要的宽禁带Ⅱ—Ⅵ族化合物半导体材料，结构为六方纤锌矿型，属n型氧化物半导体，其直接禁带宽度为3.3eV，对可见光的透明性好。
ZnO薄膜原料丰富、成本廉价、性能优异，成为国外科学工作者研究的热点。
作为Ⅱ—Ⅵ族化合物的氧化锌，Ⅲ族元素和Ⅶ族元素原子可以占据Ⅱ族和Ⅵ族元素的位置而起施主的作用。
在ZnO中掺入Ga、Al、In或F离子能改善ZnO薄膜的光学和电学性能。
其中ZnO:Al 的研究最广泛和最深入，目前已经在薄膜太阳能电池中取得了部分应用。
许多实验研究发现Al2O3的含量为2%-3%（wt）时，对提高导电效率最好，ZnO靶材中掺入2%（wt）的Al2O3，能使膜的电阻率降低至2×10-4Ω·cm，可见光透过率在80%以上。
4. ZnO-SnO2薄膜以及课题研究意义
目前，ITO膜、ZnO:Al膜和SnO2:F膜是最常用的氧化物薄膜。
然而ITO透明导电薄膜虽然有优良的光电性能，但是却存在铟扩散导致器件性能衰减问题；与ITO和SnO2相比，ZnO在氢等离子体中具有更好的稳定性，但ZnO存在表面和晶粒间界氧吸附导致电学性能降低的问题；SnO2存在难以刻蚀问题。
上述种种原因，限制了他们的应用范围。
近年来随着对新材料的不断探索，出现了两元氧化物甚至多元氧化物材料。
其中Zn-Sn-O膜作为一种两元氧化物材料尤其受到关注。
本课题研究ZnO-SnO2，期望得到能够同时具备ZnO膜和SnO2膜的优点而作为一种全天候透明导电材料，性能优良的ZnO-SnO2将有更加广阔的发展前景。
锡酸锌有两种晶相，即尖晶石结构的Zn2SnO4和钙钛矿结构的ZnSnO3，并且Zn2SnO4的电阻率大于ZnSnO3的电阻率。
采用磁控溅射法在400摄氏度的衬底温度下制备的Zn2SnO4薄膜，电阻率为5×10-
2Ω·cm，可见光平均透过率大于80%。
二、研究的基本内容与拟解决的主要问题：
1. 基本内容
利用水热法制备不同比例ZnO-SnO2的二元纳米粉体，表征ZnO-SnO2的微结构及相应粉体和薄膜的光电特性，探索用该湿化学方法制备的不同比例ZnO-SnO2在透明导电薄膜中的应用。
2. 拟解决的主要问题
a) 探索不同比例的ZnO和SnO2对透明导电薄膜的光电特性的影响，探寻ZnO和
SnO2的最佳配比；
b) 分析纳米产物中的各元素的表面化学特性；
制备不同比例ZnO-SnO2的二元纳米粉体，研究各组分不同含量、pH值、反应条件等对产物结晶状态、形貌和性能的影响。
三、研究的方法与技术路线：
本课题探究ZnO-SnO2的光电特性，首先应当制作出不同比例的ZnO-SnO2的二元氧化物的纳米粉体，然后测量其光电特性，具体指透光率和电阻率，根据结果分析得到最佳ZnO和SnO2的配比。
1. 制作出ZnO-SnO2的二元纳米粉体
本课题将用水热法制作ZnO-SnO2的二元纳米粉体，分成两个步骤完成，如图（1）所示。
a) Zn2+和Sn2+沉淀的制备
将一定的二水合乙酸锌溶于乙二醇甲醚中，置于水中用磁力搅拌器搅拌，直至整个分散系呈均匀透明的溶液，加入NaOH沉淀剂，得到Zn2+的沉淀体；将
SnCl2·2H2O、无水乙醇中和去离子水以一定比例配成均匀溶液，放在磁力搅拌器上搅拌回流，直到整个分散系呈透明、均匀稳定为止，然后滴加沉淀剂NaOH，得到Sn2+的沉淀。
b) ZnO-SnO2的二元纳米粉体的制备
将得到的沉淀用磁力搅拌器搅拌，用水热法处理后冷却，洗涤，干燥即可得到ZnO-SnO2的二元纳米粉体。
图1：ZnO-SnO2的二元纳米粉体的制备流程图
2. 测试部分
样品作出后需要测试样品的透光率，电阻率，进行物相分析。
采用X射线衍射仪对样品进行物相分析；采用WGZ-8型双光束紫外-可见光光度计测试薄膜紫外—可见光透射率；采用薄膜分析仪和四探针法，测试样品电阻率。
四、研究的总体安排与进度：
2010年11月底—2010年12月下旬，查阅相关资料，撰写开题报告、文献综述和进行开题答辩；
2010年12月—2011年1月中旬，利用水热法制备不同比例ZnO-SnO2纳米粉体，进行初步实验探索；
2011年2月中旬—2011年3月初，研究各组分不同含量、pH值、反应条件等对产物结晶状态、形貌、性能和表面化学状态的影响；
2011年3月中旬—2011年4月初，制备薄膜样品，分析研究不同比例ZnO-SnO2薄膜的光学和电学特性；
2011年4月中旬—2011年5月中旬，论文撰写，修改及答辩。
五、主要参考文献：
[1] 徐慢,夏冬林,赵修建. 透明导电氧化物薄膜材料及其制备技术研究进展[J]. 材料导报, 2006, 20:。
