退火气氛对ZnO∶Al薄膜光学、电学和微结构的影响

Abstract

研究退火气氛对ZnO∶Al（Al掺杂的ZnO，AZO）薄膜电学、光学、微结构和缺陷的影响。通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、霍尔效应测试仪、紫外可见分光光度计、拉曼振动以及光致发光谱表征不同状态ZnO∶Al薄膜的晶体结构、微观形貌、电阻率、透射率、拉曼振动和光致发光特性。结果表明：空气退火后，AZO薄膜的载流子浓度从1.63 × 1020 cm−3降低至7.1 × 1018 cm−3，光学禁带宽度从3.51 eV降低为3.37 eV，近红外透射率增加以及光致发光谱的带边发光峰位从3.49 eV红移至3.34 eV。氢气退火后AZO薄膜的载流子浓度升高至5.3 × 1020 cm−3，光学禁带宽度增加为3.78 eV，近红外透射率下降以及光致发光谱的带边发光峰强度增加了10倍，且发光峰的峰位蓝移至3.57 eV。此外，空气退火的ZnO∶Al薄膜观察到4级的拉曼多声子振动。