UV-8000分光光度計探究半導體ZAO薄膜的光學性能

半導體透明導電氧化薄膜（TCO）具有優異的光學和電學性能，可見光區高透射率，紅外區高反射率和微波強衰減性，同時具有低的電阻率，是功能材料中具有特色的一類薄膜， 已廣泛應用于太陽能電池、真空電子器件、防護涂層、電磁屏蔽等領域中。但是，ITO薄膜在等離子體中表現不穩定，在太陽能電池領域的應用受限。 用作有機發光二管陽極時，In 向有機層的擴散會影響發光效率。ITO的脆性也限制其在柔性光電器材中的應用，很難制備高品質的柔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，危害環境和人類的健康，其應用也受到一定限制。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薄膜原料儲量豐富、成本低、熱穩定性高和化學穩定性較高、易于加工。目前生成ZAO薄膜的工藝方法有：磁控濺射法、真空蒸發鍍膜法、溶膠-凝膠法、激光分子束外延法、金屬有機化學沉積法、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，工藝步驟簡單，儀器設備能耗低，低溫下可大面積連續均勻鍍膜，適用于大批量生產制造的優點。本文采用磁控濺射法在襯底上制備ZAO薄膜，并重點分析了ZAO薄膜的光學性能。

光學性能的探究利用UV-8000型紫外-可見分光光度計測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入射波長范圍內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到80 %以上，某些波段透光率甚至可以達到95 %，證明ZAO薄膜具有良好的透射率。在本實驗條件下襯底溫度為200 ℃時的ZAO薄膜透光率可達85%。

圖1 摻Al量2%的ZAO薄膜不同襯底溫度下透過率

結果顯示，本實驗條件下，制備的ZAO薄膜結晶有序，缺陷較低，擇優取向生長，襯底溫度200℃時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）