F,Al共掺杂ZnO透明导电薄膜的制备及掺杂机理研究

• 作者: 刘晓洁 宋庆功 李俊杰 杨富 武晗晗 王延峰 裴海林 谢希成 连宁宁 韩冰
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: F和Al共掺杂ZnO薄膜 磁控溅射 第一性原理计算 太阳电池
• 年，卷（期）: 2020,（19）
• 所属期刊栏目: 凝聚物质:电子结构、电学、磁学和光学性质
• 页码范围: 306-314
• 页数: 9页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.69.20200580

摘要

本文采用磁控溅射技术,对F和Al共掺杂ZnO(FAZO)薄膜进行研究,系统地研究了溅射气压对薄膜结构、形貌、光电等特性的影响.实验研究结果表明:F,Al共掺入并未改变ZnO的生长方式,所制备的薄膜都呈(002)择优生长;随着溅射气压增加,FAZO薄膜的沉积速率降低,结晶质量恶化,表面形貌由"弹坑状"逐渐变为"弹坑状"与"颗粒状"并存的形貌特性,表面粗糙度增加.在0.5 Pa时制备的FAZO薄膜性能最优,迁移率40.03 cm2/(V·s),载流子浓度3.92×1020 cm–3,电阻率最低,为3.98×10–4 W·cm,380—1200 nm平均透过率约90％.理论模拟结果表明:F和Al的共掺杂兼顾了F,Al单独掺杂的优点,克服了以往金属元素掺杂仅依靠金属元素轨道提供导电电子的不足,实现了既增加载流子浓度又减少了掺入原子各轨道间相互作用对载流子散射的影响.掺入的F 2p电子轨道对O 2p及Zn 4s电子轨道产生排斥,使它们分别下移,提供导电电子;同时掺入的Al的3s和3p电子轨道也为导电电子提供了贡献.F和Al共掺之后载流子浓度提升更加显著,导电性能增强.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	宋庆功		62	168	7.0	9.0
2	韩冰		5	4	1.0	2.0
3	李俊杰		3	0	0.0	0.0
4	王延峰		1	0	0.0	0.0
5	谢希成		1	0	0.0	0.0
6	刘晓洁		1	0	0.0	0.0
7	武晗晗		1	0	0.0	0.0
8	连宁宁		1	0	0.0	0.0
9	杨富		1	0	0.0	0.0
10	裴海林		1	0	0.0	0.0