UV-8000分光光度計(jì)探究半導(dǎo)體ZAO薄膜的光學(xué)性能

半導(dǎo)體透明導(dǎo)電氧化薄膜（TCO）具有優(yōu)異的光學(xué)和電學(xué)性能，可見光區(qū)高透射率，紅外區(qū)高反射率和微波強(qiáng)衰減性，同時(shí)具有低的電阻率，是功能材料中具有特色的一類薄膜， 已廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能電池、真空電子器件、防護(hù)涂層、電磁屏蔽等領(lǐng)域中。但是，ITO薄膜在等離子體中表現(xiàn)不穩(wěn)定，在太陽(yáng)能電池領(lǐng)域的應(yīng)用受限。 用作有機(jī)發(fā)光二管陽(yáng)極時(shí)，In 向有機(jī)層的擴(kuò)散會(huì)影響發(fā)光效率。ITO的脆性也限制其在柔性光電器材中的應(yīng)用，很難制備高品質(zhì)的柔ITO薄膜。此外ITO薄膜的主要成分銦貯量少且有毒，原料成本高，危害環(huán)境和人類的健康，其應(yīng)用也受到一定限制。ZnO膜系中的ZnO:Al（ZAO）薄膜具有和ITO薄膜相比擬的光電性能,且ZAO薄膜原料儲(chǔ)量豐富、成本低、熱穩(wěn)定性高和化學(xué)穩(wěn)定性較高、易于加工。目前生成ZAO薄膜的工藝方法有：磁控濺射法、真空蒸發(fā)鍍膜法、溶膠-凝膠法、激光分子束外延法、金屬有機(jī)化學(xué)沉積法、脈沖激光沉積法和超聲噴霧熱解法等，其中磁控濺射法相較于其他工藝具有薄膜沉積速度快，工藝步驟簡(jiǎn)單，儀器設(shè)備能耗低，低溫下可大面積連續(xù)均勻鍍膜，適用于大批量生產(chǎn)制造的優(yōu)點(diǎn)。本文采用磁控濺射法在襯底上制備ZAO薄膜，并重點(diǎn)分析了ZAO薄膜的光學(xué)性能。

光學(xué)性能的探究利用UV-8000型紫外-可見分光光度計(jì)測(cè)量薄膜的可見光透射率。圖1是在不同襯底溫度下所制備的Al摻雜量2%的ZAO薄膜的透光率曲線，由圖可見，ZAO薄膜具有明顯的截止吸收邊，在300~800 nm入射波長(zhǎng)范圍內(nèi)ZAO薄膜的可見光透過率變化不是很大，ZAO薄膜的可見光透射率在不同襯底溫度下均達(dá)到80 %以上，某些波段透光率甚至可以達(dá)到95 %，證明ZAO薄膜具有良好的透射率。在本實(shí)驗(yàn)條件下襯底溫度為200 ℃時(shí)的ZAO薄膜透光率可達(dá)85%。

圖1 摻Al量2%的ZAO薄膜不同襯底溫度下透過率

結(jié)果顯示，本實(shí)驗(yàn)條件下，制備的ZAO薄膜結(jié)晶有序，缺陷較低，擇優(yōu)取向生長(zhǎng)，襯底溫度200℃時(shí)薄膜具有良好的可見光透射率。

[1] 磁控濺射法制備ZAO薄膜的性能分析[J]. 張宇.電大理工.2022（01）