毕业论文课题相关文献综述

文 献 综 述

1. 引言：

当今透明导电氧化物(TCO)薄膜的应用非常广泛。目前市场上，使用的是透明导电氧化物薄膜In₂O₃:Sn和SnO₂:F，其技术是成熟的^[1]，但由于In和Sn等材料有自然储量少、制备成本高、工艺复杂、稳定性差等缺点，从而限制了其在实际生产中的广泛使用。而ZAO薄膜之所以有望成为ITO膜替代品，是因为ZAO薄膜不仅具有与ITO相当的光学和电学特性，而且有储量丰富、易于制造、成本较低、无毒和热稳定性好等优点。因此ZnO薄膜近年来更成为研究透明导电氧化物薄膜的热点，而ZAO薄膜在ZnO掺杂体系最具有代表性，已经被应用于平板显示、太阳能电池、特殊功能窗口涂层及其它光电器件领域中^[2]。此外ZAO粉体还在抗静电涂料、吸波材料和光催化剂等领域有了广泛应用。

铝掺杂的ZAO纳米粉体兼具有ZAO材料和纳米材料的双重优点。从国内的研究情况来看，ZAO粉体制备方法虽然很多，但是制备技术不够成熟。只有有了成熟的ZAO纳米粉体制备技术的支持，才可以不断拓宽和优化以ZAO粉体为基础的应用，如ZAO薄膜、吸波材料、建筑涂料和光催化剂等，因此找出最佳的ZAO粉体制备工艺参数，从而商业化批量生产ZAO粉体具有重要意义。

2. ZAO的典型晶体结构与性质

ZnO是一种宽禁带的n型半导体材料，直接禁带宽度为3.37eV，具有优良的半导体及光学和压电性能。经过铝掺杂后的氧化锌固溶体，其电阻率下降，导电性能比纯氧化锌有了很大的提高，可见光波段的透光性也有了很大的提高^[3]。

2.1 ZAO的典型晶体结构

ZnO是Ⅱ-Ⅵ族直接带隙宽禁带半导体材料，直接禁带宽度为3.37eV，具有六方纤锌矿结构，属于P6mc空间群，晶格常数为a=0.32496nm，c=0.52065nm，c/a=1.60。其晶体结构如图1所示，4个氧原子按四面体排列，每一个锌原子位于4个相邻的氧原子所组成的四面体的间隙中，但只占据其中半数的氧四面体间隙。在c轴方向上，Zn原子与O原子之间的距离为0.196nm，在其他3个方向上为0.198nm。Al掺杂ZnO是Al³ 对 Zn² 进行部分取代，这使晶格常数c发生变化，但经过适当热处理后，ZAO仍具有六方纤锌矿结构。而且，Al的价电子比Zn的多一个，只需要少量的能量，这个多余的电子就可以摆脱束缚成为自由电子，提高材料的载流子浓度，增强其导电性能^[4]。

2.2 ZAO的性质

ZAO粉体的特性主要表现在电学性能和光学性能两个方面，具有低电阻率、高可见光透过率和高红外反射性。

2.2.1 ZAO的导电性