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透明导电薄膜(Ⅱ):多元透明导电氧化物薄膜

2021-10-15闫彩波周艳文杨东明

辽宁科技大学学报 2021年3期
关键词:结构

闫彩波,周艳文,王 鼎,杨东明

(辽宁科技大学 材料与冶金学院,辽宁 鞍山 114051)

透明导电氧化物(Transparent conductive oxide,TCO)薄膜具有宽禁带、低电阻率、可见光范围内高透光率和红外光谱区高反射率等光电特性,且导电性能优良,耐摩擦性和化学稳定性好,广泛应用于平板显示器件、气体敏感器件、太阳能电池及Low-E玻璃[1-3]等器件中。在已有的TCO薄膜体系中,氧化镉(CdO)、氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO2)和氧化铟(In2O3)这四种单体TCO薄膜已得到广泛应用和发展。然而,随着各种器件的不断出现,对TCO薄膜的性能要求也更加严格。为开发更多性能可调的TCO薄膜,研究人员利用多种材料、采用合理的制备方法获得了具有优异可调性能的TCO薄膜,以满足不同的应用需求[4-5]。上述典型材料如CdO、ZnO、SnO2和In2O3混合后制备的多元TCO薄膜,包括结构、禁带宽度、光学性能及电学性能均有所变化。本文主要阐述上述多元TCO薄膜的结构、组成及性能调控。

1 三元透明导电氧化物薄膜

透明导电In2O3薄膜由于其电阻率在10-3Ω·cm数量级以下,在可见光区具有80%以上的透过率,并且在红外区域具有高反射率和半导体特征而在光电器件中得到广泛应用。但是其生产成本较高,并且有毒,严重制约了光伏电池的大规模生产应用。掺杂CdO、SnO2等,由于其价格低廉,受到广大研究者的青睐。

1.1 CdO-SnO2基TCO薄膜

相比其他TCO薄膜,Bakdeker制备出的第一种TCO薄膜——氧化镉(CdO)薄膜电子迁移率较高,超过100 cm2/(V·s),电阻率低,达到10-4~10-3Ω·cm,但可见光区透过率低于75%,且窄带隙仅有2.20 eV。氧化锡(SnO2)具有高电子迁移率240 cm2/(V·s)和低电阻率10-3~10-2Ω·cm,可见光透过率80%以上,带隙3.6 eV左右。……

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