UV-8000分光光度计探究半导体ZAO薄膜的光学性能

半导体透明导电氧化薄膜（TCO）具有优异的光学和电学性能，可见光区高透射率，红外区高反射率和微波强衰减性，同时具有低的电阻率，是功能材料中具有特色的一类薄膜， 已广泛应用于太阳能电池、真空电子器件、防护涂层、电磁屏蔽等领域中。但是，ITO薄膜在等离子体中表现不稳定，在太阳能电池领域的应用受限。 用作有机发光二管阳极时，In 向有机层的扩散会影响发光效率。ITO的脆性也限制其在柔性光电器材中的应用，很难制备高品质的柔ITO薄膜。此外ITO薄膜的主要成分铟贮量少且有毒，原料成本高，危害环境和人类的健康，其应用也受到一定限制。ZnO膜系中的ZnO:Al（ZAO）薄膜具有和ITO薄膜相比拟的光电性能,且ZAO薄膜原料储量丰富、成本低、热稳定性高和化学稳定性较高、易于加工。目前生成ZAO薄膜的工艺方法有：磁控溅射法、真空蒸发镀膜法、溶胶-凝胶法、激光分子束外延法、金属有机化学沉积法、脉冲激光沉积法和超声喷雾热解法等，其中磁控溅射法相较于其他工艺具有薄膜沉积速度快，工艺步骤简单，仪器设备能耗低，低温下可大面积连续均匀镀膜，适用于大批量生产制造的优点。本文采用磁控溅射法在衬底上制备ZAO薄膜，并重点分析了ZAO薄膜的光学性能。

光学性能的探究利用UV-8000型紫外-可见分光光度计测量薄膜的可见光透射率。图1是在不同衬底温度下所制备的Al掺杂量2%的ZAO薄膜的透光率曲线，由图可见，ZAO薄膜具有明显的截止吸收边，在300~800 nm入射波长范围内ZAO薄膜的可见光透过率变化不是很大，ZAO薄膜的可见光透射率在不同衬底温度下均达到80 %以上，某些波段透光率甚至可以达到95 %，证明ZAO薄膜具有良好的透射率。在本实验条件下衬底温度为200 ℃时的ZAO薄膜透光率可达85%。

图1 掺Al量2%的ZAO薄膜不同衬底温度下透过率

结果显示，本实验条件下，制备的ZAO薄膜结晶有序，缺陷较低，择优取向生长，衬底温度200℃时薄膜具有良好的可见光透射率。

[1] 磁控溅射法制备ZAO薄膜的性能分析[J]. 张宇.电大理工.2022（01）