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ZnO是Ⅱ-Ⅵ族直接宽禁带化合物半导体材料,室温下禁带宽度为3.37eV,激子束缚能为60meV。ZnO薄膜以其优良的压电性能、透明导电性能等使其在太阳能电池、压电器件、表面声波器件、气敏元件等诸多领域得到广泛应用,在紫外探测器、LED、LD等领域有着巨大的发展潜力。ZnO:Al薄膜具有与ITO薄膜相比拟的对可见光的高透过率和高电导,在氢等离子体的稳定性高,已成为替代ITO透明导电薄膜的研究热点。另外ZnO的P型掺杂也是近年来研究的另一个热点和难点问题。本论文介绍了ZnO掺杂导电薄膜研究的国内外最新进展,并综述了ZnO薄膜的主要生长技术及原理。本论文采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)工艺,以乙醇和乙二醇甲醚为混合溶剂,醋酸锌为前驱体,乙醇胺为稳定剂反应制得溶胶,用浸渍提拉法和旋转涂敷法在普通石英玻璃基体上镀膜,经干燥、预热处理、退火,最后形成均匀、透明导电的多晶ZnO薄膜。对ZnO结构进行模拟计算,该计算基于密度泛函理论,采用第一性原理赝势法,计算程序选用Materials Studio软件,采用(2×2×1)个ZnO的原胞,16个原子构成的超晶胞。结果表明:掺Al3+替代Zn2+位使ZnO能带出现施主能级,对ZnO薄膜光电性能有所改善;掺Ag+和掺Li+替代Zn2+位使ZnO能带出现深受主能级,Zn2+在间隙位的本征缺陷以及Ag+、Li+出现在间隙位的掺杂缺陷会对受主能级产生补偿作用,这使得单纯的掺Ag+和Li+很难获得理想的P型掺杂ZnO。运用X射线衍射谱(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、四探针、以及紫外-可见分光光度计(UVS)等测量手段对样品的结构和光电特性进行了表征。结果表明:所制备ZnO:Al薄膜为六方纤锌矿结构,具有高度c轴择优取向,表面均匀、致密,薄膜由许多网状晶粒组成,薄膜可见光透过率平均可达80%,Al3+掺杂量的增大导致光学能隙增大,电阻率在4.88×10-1~2.24×10-4Ω·cm范围内。ZnO:Li薄膜同样具有六方纤锌矿结构和c轴择优取向,电阻率要高于ZnO:Al薄膜,电阻率在90~1.53×10-1Ω·cm范围内。采用L9(34)正交实验对ZnO:Al薄膜的Al3+掺杂量、镀膜层数、预热处理温度、退火温度等工艺参数进行优化,通过分析得出镀膜15层,掺Al3+量2%at,热处理温度250℃,退火温度600℃为最优组合。研究ZnO:Al薄膜表面形貌与导电性的关系,结果表明薄膜表面网状结构越密集,导电性越好。