AZO(ZnO∶Al)透明导电薄膜的PECVD制备及其光电特性的研究

摘要

太阳能是一种清洁的可再生能源，以光伏效应为基础的太阳能电池有着广阔美好的未来。而透明导电薄膜技术，在高效率低成本的太阳能电池研究与生产中占有相当重要的地位。AZO（ZnO:Al）透明导电薄膜不仅具有与ITO(In2O3:Sn)可比拟的光电特性，而且价格低廉、无毒、在氢等离子体环境中更稳定。为了获得可见光谱区透过率高、电阻率低、性能稳定、附着性好的高质量AZO膜，国内外已经开发出磁控溅射、溶胶-凝胶、脉冲激光沉积（PLD)、真空蒸镀、化学气相沉积(CVD)等多种AZO薄膜的制备技术来调控和改善材料的性能。本文采用PECVD（等离子体增强化学气相沉积）工艺在普通玻璃和Si基上制备出了方块电阻低至89Ω/□，可见光透过率高达85%，对基体附着力强的多晶态的AZO薄膜。主要工作如下：
　　 ⑴介绍了AZO（ZnO:Al）薄膜的结构特性，光电特性、制备技术及应用进展。
　　 ⑵根据PECVD原理以及源物质二水醋酸锌Zn（CH3COO）2·2H2O和四水碱式乙酸铝Al(OH)(CH3COO)2·4H2O的理化性质，设计、安装、调试了PECVD反应装置，并探究了放电时间、放电电压以及放电气体对电极温度的影响。
　　 ⑶制备了AZO（ZnO:Al）薄膜，并利用FSEM、EDAX、XPS、XRD、超声波、紫外分光光度计、双电测四探针测试仪等检测仪器对薄膜的基本性能进行了测试和表征。
　　 ⑷探讨了工艺参数对AZO薄膜沉积速率、晶体结构、表面形貌、光电特性的影响。
　　 本课题着眼于研究出一种新的AZO薄膜制备技术，其成本低，能耗小，成膜质量高。采用PECVD法制备AZO薄膜是一种有益的尝试，所获结果对实际工艺条件的选择具有一定借鉴作用和参考价值。