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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

近年来，zno 薄膜的高电导率和高可见光区透射率等特点使其在透明导电材料（tco）领域得到广泛应用，掀起了人们对其研究的热情。作为之前被广泛应用的ito 材料的替代材料，zno 具有较好的化学和机械稳定性，高的抗还原性且自然界储量丰富，被认为是最具发展潜力的 tco 材料，在太阳能电池、半导体激光器（ld）、发光二极管（led）等光电器件上得到了广泛的应用，并已经成为透明导电膜的主角。其中，掺杂的 zno（azo）薄膜不仅具备 zno薄膜的六角纤锌矿结构，同时具有价格低廉，优良的可见光及近红外光区光透射率，红外光区高的光反射率等特点，此外其光学禁带还可通过al的掺杂来调整，从而得到更广泛的应用。新型铝掺杂氧化锌透明导电薄膜（azo）相对其他tco薄膜来说，zn源价格便宜、资源丰富、没有毒性,并且在氢等离子体中不会发生还原反应，稳定性要比其他薄膜好,可以实现工业化大范围生产。并且azo薄膜拥有非常优异的光电特性，可以与其他透明导电氧化物媲美。其次,azo薄膜是一种n型半导体，其光学带隙约为3.37ev,完全可以作为透明电极的光电材料。因此,azo薄膜逐渐成为ito薄膜的最佳替代者，是大家关注与研究的热点材料，拥有非常广阔的发展前景

目前，azo 薄膜的制备方法主要有磁控溅射、脉冲激光沉积、化学气相沉积和溶胶－凝胶法等。其中，溶胶-凝胶法工艺简单、成本低，可控制薄膜微观结构，可实现对膜层分子水平的组装设计和功能构造等独特优点，是一种理想的制膜方式。因此，本论文提出采用溶胶凝胶法制备透明导电azo薄膜，研究溶胶浓度、铝掺杂量、预处理及退火温度等工艺参数对 azo薄膜导电性能与光学透过率的影响规律以及薄膜微观结构与导电性能和透过率之间的关系。

2. 研究的基本内容

1.了解氧化锌透明导电薄膜的基本结构和性质，并进一步分析掺铝氧化锌薄膜的结构变化和光电特性；

2.掌握包括脉冲激光沉积法，溶胶-凝胶法，磁控溅射法在内的几种典型制备azo薄膜的方法；

3.设计方案利用原子层沉积法制备azo薄膜，分析制备过程中各种因素对azo薄膜结构性能和光电特性的影响，掌握对实验数据的分析处理方法；

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实行方案：

实验采用高纯氮气作为载气，采用二乙基锌（dez）作为锌源，采用三甲基铝（tma）作为铝源，采用去离子水作为氧源。一个锌循环依次为dez脉冲时间0.015s，高纯氮气吹扫时间10s，h2o脉冲时间0.015s，氮气吹扫时间10s，这是一个zno的ald循环周期。一个铝循环依次为tma脉冲时间0.015s，氮气吹扫时间4s，h2o脉冲时间0.015s，氮气吹扫时间4s，这是一个al2o3的ald循环周期。本次实验将铝循环与锌循环的比例控制为1:19，即可以通过控制循环比来控制铝元素的掺杂量。将所有实验样品都进行200个ald循环，从而得到一定厚度的azo薄膜。

4. 参考文献

[1]葛春桥，薛亦渝.azo透明导电薄膜的制备技术、光电特性及应用[j].真空电子技术，2004（6）：51-54.

[2]王艳萍.透明导电掺铝氧化锌薄膜制备及光电性能研究[d].哈尔滨工业大学，2009.

[3]肖立娟.zno:ai透明导电薄膜的制备及性能研究[d].吉首大学，2012.