氧化锌透明导电薄膜及其应用

《氧化锌透明导电薄膜及其应用》主要介绍了新型ZnO基透明导电薄膜和低成本、大面积湿化学法成膜技术;概述了透明导电氧化物薄膜的透明导电机理、材料体系、掺杂策略、制备技术、应用开发及发展趋势;比较了气相沉积法与湿化学沉积法的成膜机理;重点论述了溶胶?凝胶法、喷雾热分解法、电沉积法、化学浴沉积法等低成本、大面积制备ZnO基透明导电薄膜和ZnO纳米线阵列膜的湿化学法可控生长及其应用于太阳能电池。

《氧化锌透明导电薄膜及其应用》可供从事无机非金属材料、透明导电氧化物(或透明氧化物半导体)、薄膜太阳能电池、新能源材料与器件等领域的科研人员和技术人员参考，也可供高等学校相关专业的师生参阅。

第1章透明导电氧化物薄膜概述1

1 1引言1

1 2太阳光谱基础知识2

1 2 1太阳常数与大气质量2

1 2 2太阳光谱分布3

1 3TCO薄膜的透明导电机理4

1 3 1TCO薄膜的透光性4

1 3 2TCO薄膜的导电性6

1 3 3导电性与透光性的关系14

1 4TCO薄膜的材料体系17

1 4 1n型掺杂TCO薄膜18

1 4 2p型掺杂TCO薄膜19

1 4 3多元氧化物复合TCO薄膜21

1 4 4非晶TCO薄膜22

1 5TCO薄膜的应用开发24

1 5 1太阳能电池24

1 5 2透明薄膜晶体管25

1 5 3其他方面的应用27

参考文献28第2章ZnO TCO薄膜的结构、特性及制备技术31

2 1引言31

2 2ZnO的晶体结构及基本性质31

2 3ZnO的能带结构34

2 4ZnO TCO薄膜的掺杂策略35

2 4 1化合价36

2 4 2离子半径37

2 4 3电负性38

2 4 4氧化态、离子外层电子构型38

2 4 5温度39

2 4 6Madelung能39

2 5ZnO TCO薄膜的制备技术40

2 5 1磁控溅射法41

2 5 2脉冲激光沉积法42

2 5 3电子束蒸发法43

2 5 4金属有机物化学气相沉积法44

2 5 5喷雾热分解法44

2 5 6溶胶 凝胶法45

2 5 7电化学沉积法46

2 5 8水热法46

2 5 9化学浴沉积法47

2 6ZnO纳米线(或棒)阵列膜的可控生长47

2 7柔性衬底ZnO TCO薄膜的开发48

2 7 1柔性衬底材料48

2 7 2柔性 TCO 膜的制备技术49

2 7 3柔性衬底ZnO TCO膜的开发50

2 8绒面ZnO TCO薄膜的开发51

参考文献52第3章气相沉积法与湿化学沉积法的成膜机理59

3 1引言59

3 2气相沉积法的成膜机理60

3 2 1薄膜生长的热力学原理60

3 2 2气相沉积法成膜的动力学过程62

3 3溶胶 凝胶法的成膜机理63

3 3 1成核与长大的热力学原理63

3 3 2成核与长大的动力学解释65

参考文献68第4章溶胶 凝胶法制备ZnO基透明导电薄膜70

4 1引言70

4 2Sol gel法制备ZnO薄膜的化学反应原理70

4 3Sol gel法制备ZnO薄膜的工艺控制72

4 3 1溶胶体系72

4 3 2基片处理72

4 3 3镀膜工艺73

4 3 4热处理制度74

4 3 5工艺流程74

4 4Sol gel法制备ZnO薄膜的热分解及晶化过程75

4 4 1TG DSC分析76

4 4 2晶相组成与结构表征79

4 5Al掺杂对ZnO薄膜结构及光电性能的影响83

4 5 1晶相组成与结构表征84

4 5 2光学性能89

4 5 3电学性能93

4 6Al Sc共掺杂对ZnO薄膜结构及光电性能的影响94

4 6 1工艺流程95

4 6 2晶相组成与结构表征96

4 6 3光学性能101

4 6 4电学性能103

4 6 5掺杂机制的解释104

参考文献107第5章喷雾热分解法制备ZnO基透明导电薄膜112

5 1引言112

5 2喷雾热分解成膜技术的简介112

5 3喷雾热分解成膜的原理113

5 4喷雾热分解成膜的设备与工艺控制115

5 4 1前驱体溶液的配制116

5 4 2雾化过程116

5 4 3蒸发干燥过程121

5 4 4热分解过程122

5 4 5薄膜的形核与长大过程122

5 5喷雾热分解法制备致密ZnO基薄膜123

5 6喷雾热分解法制备ZnO纳米线(或棒)阵列膜133

参考文献139第6章电沉积法制备ZnO基透明导电薄膜142

6 1引言142

6 2电沉积法制备半导体材料的简介142

6 3阴极还原电沉积ZnO薄膜的原理145

6 3 1阴极还原的电沉积过程145

6 3 2电化学反应原理146

6 4电沉积法制备ZnO基薄膜的工艺控制147

6 4 1电流密度147

6 4 2电沉积溶液148

6 4 3电沉积温度149

6 4 4搅拌作用149

6 4 5换向电流与电流波形149

6 5电沉积法制备致密ZnO基薄膜150

6 5 1ZnO薄膜的电沉积150

6 5 2掺杂型ZnO薄膜的电沉积158

6 6电沉积法生长ZnO纳米线(或棒)阵列膜160

参考文献169第7章化学浴沉积法制备ZnO基薄膜172

7 1引言172

7 2无电沉积法制备致密ZnO薄膜172

7 3化学浴沉积法生长ZnO纳米线(或棒)阵列膜174

参考文献182第8章染料敏化ZnO纳米线(或棒)阵列太阳能电池184

8 1引言184

8 2基于半导体纳米线(棒)阵列的太阳能电池184

8 2 1太阳能电池的发展趋势184

8 2 2太阳能电池的性能表征186

8 2 3基于半导体纳米线(或棒)阵列的太阳能电池189

8 3染料敏化ZnO纳米线(棒)阵列太阳能电池192

8 3 1染料敏化纳米晶太阳能电池的简介192

8 3 2染料敏化纳米晶ZnO太阳能电池的发展历史195

8 3 3染料敏化纳米晶ZnO太阳能电池的器件制作与输出

特性196

参考文献204

作者:陈建林 (作者), 陈荐 (作者), 何建军 (作者), 等 (作者)

氧化锌(ZnO)，是锌的一种氧化物。 名称:中文名称:氧化锌 锌氧粉

用途:透明氧化锌用作浅颜色的补强填充剂，也是非常强的活化剂，随着其用量的增加，硫化系统的活性及所得的交联程度也增加。透明氧化锌适用于要求高弹性或透明的硫化橡胶，用热空气或次磺酰胺硫化橡胶，金属氧化物及非硫磺硫化的橡胶;需接触食物之器具等。用作轻型收敛剂。同时配制炉甘石，作为皮肤保护剂。乳胶制品原料。生产人造丝，催化脱硫剂。