【摘 要】
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ZnO是一种直接带隙宽禁带半导体材料，其晶体具有六角纤锌矿结构，禁带宽度在室温下为3.34 eV，激子束缚能高达60 meV；因其优异的光电性能，ZnO材料在军事、民用等领域己发挥重要作用
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ZnO是一种直接带隙宽禁带半导体材料，其晶体具有六角纤锌矿结构，禁带宽度在室温下为3.34 eV，激子束缚能高达60 meV；因其优异的光电性能，ZnO材料在军事、民用等领域己发挥重要作用。由于向ZnO薄膜材料中掺入适量的Al3+后，其电阻率会显著降低、禁带宽度会明显增大，且在可见光区具有较高的光透过率，因此，ZnO：Al薄膜可用作太阳能电池窗口材料、低损耗光波导器件和紫外光探测器材料等。制备ZnO：Al薄膜的技术主要有化学气相沉积、磁控溅射法和溶胶-凝胶法等，其中溶胶-凝胶法具有制备工艺简单、易实现掺杂，可获得表面均匀的大面积薄膜等优点。
本文采用溶胶-凝胶法，以普通玻璃为衬底，制备了Al3+掺杂浓度为0.0％，0.5%，1.5%和3.0%(摩尔百分比)的ZnO：Al薄膜，并在300℃-500℃下进行退火处理，获得了优质的ZnO：Al薄膜；并深入、系统地进行了ZnO：Al薄膜的制备工艺(退火温度、退火时间、Al3+掺杂浓度等工艺参数)对结构、厚度、表面形貌、光学、电学等性质的影响研究。采用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见光透射光谱(UV-Vis transmissionspectrum)、光致发光谱(PL)、椭圆偏振光谱(ES)及霍尔效应(Hall Effect)等测试手段对薄膜进行了表征。实验结果表明，溶胶-凝胶法制备的ZnO：Al薄膜为六角纤锌矿晶体结构，具有很高的沿c轴(002)择优取向性；随退火温度的升高或退火时间的适当延长，衍射峰的半高宽减小、强度增强，晶粒尺寸增大。Al3+掺杂并未改变ZnO的晶体结构，只是Al取代了Zn；掺杂前后薄膜样品均在ZnO带边吸收的位置有较强的吸收而在可见光范围吸收较小；并且，当Al3+掺杂浓度为1.5%时所获得的ZnO：Al薄膜具有最小的电阻率，为26Ω·cm。
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