掺钨氧化锡多晶透明导电膜的优化与性能研究

本研究论文发表在《半导体科学与技术》(Semiconductor Science and Technology)杂志上，主要探讨了在石英基板上通过脉冲等离子体沉积后退火法制备的掺杂钨的氧化锡多晶膜（tungsten-doped tin oxide, TTO）的特性。作者是来自复旦大学材料科学系的研究者黄艳伟、张群和李贵峰，他们通过电子邮件zhangqun@fudan.edu.cn进行联系。 论文的核心研究集中在优化掺杂策略，以增强掺钨氧化锡膜的导电性能同时保持高透明度。实验中，通过调整退火温度和钨掺杂含量，对薄膜的结构、电学性质以及光学性能进行了深入研究。X射线衍射(XRD)结果显示，当退火温度超过500℃时，掺杂钨的氧化锡膜呈现出多晶结构，具体来说是四方金红石结构（tetragonal rutile structure）。化学状态分析确认了钨原子完全氧化为六价态（6+），这是保证其导电性能的关键。 在电学性能方面，研究者观察到了显著的效果。在3%（重量）的钨掺杂情况下，经过800℃空气退火后的薄膜，最低电阻率达到了6.84 x 10(-4) Ω·cm，显示出良好的导电性能。载流子迁移率高达66.4 cm²·V-1·s-1，而载流子浓度为1.38 x 10^(20) cm⁻³，这些参数都体现了掺杂钨的显著效果。 在光学性能上，透明导电膜表现出优异的透过性。在可见光波段（400至700 nm）内，平均光学透射率约为87%，而在近红外波段（700至2500 nm）则约为90%。此外，光带隙范围在4.07 eV至4.22 eV，这表明掺杂钨的氧化锡薄膜不仅透明，而且适合于特定的应用，如太阳能电池或光电子器件中的透明导电层。 总体来说，这项研究为优化透明导电氧化锡薄膜的性能提供了有价值的数据，对于理解和控制多晶氧化锡薄膜的制备工艺，特别是在提高导电性和保持透明度之间的平衡方面，具有重要的科学价值。