目前,透明导电薄膜在很多领域得到了很大的应用,特别是用作高端显示器的电极。目前的主导产品主要是ITO玻璃,它具有低的电阻率,可见光范围内高的透过率。但是它的缺点在于In的价格很昂贵,并且有毒。研究发现ZnO:Al(AZO)薄膜具有与其相比拟的电学与光学特性,它更突出的优势在于:无毒,成本低,易于制备,在氢等离子体中具有很高的稳定性。常用的AZO薄膜制备工艺有:磁控溅射,热蒸发,化学气相沉积,溶胶—凝胶法和脉冲激光沉积等。其中,脉冲激光沉积具有能制备高质量的纳米薄膜,能保持靶与薄膜成分一致等优点。 本文采用脉冲激光沉积法在玻璃衬底上制备出高性能的Al掺杂ZnO透明导电薄膜,并详尽的研究如沉积温度、氧分压、激光能量与退火处理等对薄膜结构、表面形貌及光电性能的影响。 试验表明,沉底温度高于170℃时,制备的薄膜均为具有ZnO(002)择优取向的多晶膜。在衬底温度为240℃～310℃的条件下沉积的薄膜具有最低的电阻率;低氧分压利于制备电阻率小的薄膜;高激光能量制备的薄膜电阻率低;高激光脉冲频率制备的薄膜电阻率小;退火处理能改善薄膜的电学和光学性能。所有薄膜在可见光区的平均透射率均大于90%。 AZO的载流子浓度与薄膜中的点缺陷浓度有关。离化杂质散射和晶界散射对载流子的迁移率有重要影响。 AZO薄膜的能带宽化依赖于材料中的载流子浓度。高的载流子浓度使材料的费米能级进入导带,使带隙展宽。