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JIANGSUUNIVERSITY光电功能材料论文论文题目透明导电薄膜学生姓名刘宗涛专业班级光电1102学号3110707033透明导电薄膜摘要：本篇论文不是按照传统的论文格式书写，而是按照思维的一个逻辑性做出对透明导电薄膜的介绍、制备、参数、及发展趋势作出论述。选题是薄膜功能材料，选择透明导电薄膜是因为它在太阳能电池的组成部分之一，对太阳能电池的性能起到很重要的作用。首先让我们认识一下透明导电薄膜，透明导电薄膜，顾名思义，是一种兼具透光性和导电性的一类功能薄膜材料，而在专业层面是指:对可见光(波长λ在380~780nm范围内)的透射率高且电导率高的薄膜。确切地说,可见光的平均透光率Tavg80%、电阻率在10-3Ω·cm以下的薄膜才能称为透明导电膜【1】(韩雪,夏慧,吴丽君.透明导电膜及靶材[J].电子元件与材料,1998,17(1):30-35.)。不过鱼和熊掌不可兼得，透明就意味着材料的能带隙宽度大(Eg3eV)而自由电子少;另一方面,电导率高的材料往往自由电子多而像金属,从而不透明【2】（李玲,向航.功能材料与纳米技术[M].北京:化学工业出版社,2002.）。也就是说对固体材料来说，透光度和导电性是一对矛盾的属性。所以只有能同时满足这两种条件的材料才能在透明导电膜上应用。自1907年,Bakdeker第1个报道了CdO透明导电膜以来，经过近一个世纪的研究,目前的透明导电薄膜主要有:金属膜、金属氧化物膜、其他化合物膜、高分子膜、复合膜等。其中应用范围最为广泛的是前两种。而用在太阳能电池上面的主要是FTO（氧化锡薄膜）、AZO（氧化锌铝薄膜）、ITO（氧化锢锡薄膜）三种。透明半导体薄膜因其透明、导电的优异性能而应用广泛，除了应用在太阳能电池之外，在很多其他领域也有广泛应用。透明导电薄膜在能源、信息、国防等领域具有广泛的应用价值和重要的研究意义。作为光电子器件的关键电极材料，在平面显示、触摸屏等领域具有巨大的市场需求。此外，透明导电薄膜还可应用于低辐射玻璃(建筑、汽车、冰箱中的环保隔热玻璃)、节能电致变色窗、除霜除雾玻璃、抗静电涂层、防电磁干扰透明窗、红外至雷达波段的宽频谱隐身材料及气体传感器等方向。透明导电薄膜的制备工艺：（1）衬底材料衬底材料的选择,除要求其透明外,还需考虑它与透明导电薄膜热膨胀系数的匹配。衬底一般采用非晶SiO2涂层的钠钙玻璃(SiO2涂层的作用是抑制玻璃中的Na+向AZO薄膜扩散)、单晶硅、ZnS等硬衬底材料,也可采用柔软的聚合物材料。（2）物理气相沉积(PVD)法目前已能用各种PVD技术,包括离子镀[9]、离子辅助沉积[16]、喷雾热分解[22]、直流磁控溅射[23]和射频磁控溅射[24-25]等沉积出较高质量的透明导电薄膜。大多数研究者采用溅射法制备AZO薄膜[21],其主要是利用直流或射频电源在Ar或Ar-O2混合气体中产生等离子体,对合金靶(Al,Zn)或氧化物陶瓷靶(Al2O3,ZnO)进行轰击,通过控制工艺参数可在各种衬底上获得大面积均匀AZO薄膜。与其他方法相比,溅射技术具有沉积温度低、结合力好、沉积速率高、膜厚均匀、高密度、过程容易控制、可反应沉积、能够方便地控制各个组元的成分比例、相对便宜和易于大面积沉积等优点。但所得到的薄膜的透射率相差并不大,其主要区别在于电阻率。5.3化学气相沉积(CVD)法（3）化学气相沉积(CVD)法[18-21]是气态反应物在衬底表面发生化学反应而沉积成膜的工艺。衬底表面上发生的这种化学反应通常为某种原料(锌、铝)的热分解和原位氧化。如果在CVD法中采用透明导电薄膜的有机金属化合物作为原材料,则称为金属有机化学气相沉积法。这种方法属于异质外延化学气相沉积的一种,利用锌源和氧源在衬底表面进行化学反应从而得到高质量的薄膜。使用的锌源主要有Zn(C2H5)2(即DEZ)和Zn(CH3)2(即DMZ),氧源有氧气、水、二氧化碳等,衬底有单晶硅、多晶硅、蓝宝石、二氧化硅等,工作压强范围从几千帕到常压。化学气相沉积法的反应温度高,在基体与膜层之间易形成扩散层,因此薄膜的结合力好,适于大批量处理。（4）溶胶-凝胶(Sol-Gel)法溶胶-凝胶(Sol-Gel)法[20]是一种高效的边缘制膜技术,一般以醋酸锌为原料,在较低的温度下,使锌的化合物经液相沉积出来,直接制成涂层,并退火得到多晶结构,还可利用AlCl3•2H2O或Al(NO3)3•9H2O实施Al掺杂。Sol-Gel法便于化学计量控制前驱体溶液,容易修改成份,可定制显微组织,容易引入各种官能团或封装传感元件,成膜均匀性好,对衬底附着力强,生长温度低,且无需真空设备,成本低,适于批量生产。