掺杂氧化锌材料的研究及其应用于太阳电池的AZO膜研制

admin · 发表于 2024-1-20 19:58:38

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雅宝题库解析：
Zinc Oxide (ZnO)是II-VI族具有纤锌矿结构的直接带隙（禁带宽度为3.37eV）半导体材料，晶体类型为六角柱结构。掺铝氧化锌(AZO)薄膜的透明导电性与氧化铟锡（ITO）接近，但其价格较为低廉且无毒性。因此它是薄膜太阳电池重要的前电极和背反射电极材料，同时也是降低该种电池成本的重要途径。所以AZO透明导电氧化物薄膜成为国内外研究的热点，引起了大家的广泛重视。要获得高质量的AZO薄膜，必须具有优质AZO靶材。因此研制高导电性、高致密度的靶材成为获得优质AZO薄膜的基础。本文系统讲述了AZO粉末、靶材、薄膜的国内外研究现状和制备方法；系统研究了粉末成型压力、Al2O3掺杂量、烧结工艺、烧结剂的加入等因素对AZO陶瓷靶材电学、物理性能以及显微形貌的影响规律；最后制备并研究了AZO膜。采用均匀沉淀法制备AZO粉末，运用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等测试方法对AZO粉体进行表征，结果表明溶液反应温度在90-100℃、pH值为8.5-9、煅烧温度为450℃时制备出的AZO粉末质量较好。预制AZO陶瓷靶坯体，经常压高温烧结成高致密度、高导电性的AZO陶瓷靶。通过Hall测试、XRD、SEM等测试方法分析AZO靶材的性能。结果显示：(1)粉末成型压力为4MPa、保压时间为5min时，靶材电学性能最佳；(2)当Al2O3:ZnO质量比为3:100时，AZO的电阻率最低达2.14×10-3Ω•cm，迁移率为61.79 cm2/VS，载流子浓度为34.1795×10191/cm3；当Al掺杂量超过某一数值后，Al不再以替位离子形式存在，而是与周围的锌、氧原子共同作用，生成锌铝尖晶石相，从而导致材料的电阻率升高。(3)在1450℃时，从断面形貌看，气孔较少，主要存在晶粒交界处，并且气孔圆化，基本上达到了陶瓷靶材的烧结终点。同时靶材的相对密度达到最大值98.61%，质量损失率也在10%以下。(4)加入烧结剂Ga时能稍微提高靶材的相对密度，最高可达99.46%，质量损失率有所下降。(5)采用磁控溅射法制备AZO膜，经分光光度计测试，薄膜的透过率达到90%以上。

掺杂氧化锌材料的研究及其应用于太阳电池的AZO膜研制

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