《表1 不同氧分压溅射（Cu,Al）∶ZnO薄膜的电阻率》

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《"一种新型透明导电（Cu,Al）∶ZnO薄膜的结构和性能研究"》

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纯ZnO的电阻率比较大，在室温下大致为0.75 MΩ?m量级[14]，这限制了其在导电领域的应用。有人向ZnO薄膜中掺铝，可使获得的铝掺杂氧化锌薄膜电阻率大为降低，达8.16×10-4Ω?cm水平[15]。若向其中同时掺入自由电子较多的Cu和Al原子，有望进一步改善其导电性能。为了考察掺杂后（Cu，Al）∶ZnO薄膜的电学性质，通过霍尔效应测试了薄膜的电阻率，结果见表1。可以看出，掺杂后薄膜样品的电阻率均降低到了10-4Ω·cm以下，可见，Cu-Al共掺杂不仅使得ZnO薄膜的电阻率大大降低，同时相较于单一元素Al掺杂氧化锌薄膜，也有明显改善，这说明双元素掺杂可更有效地增加了薄膜中的载流子浓度，从而降低了其电阻率、提高了其导电能力，因而是一种得到TCO薄膜的有效方法。从表1还可看到，当氧分压为0.17 Pa时，薄膜的电阻率跟文献[15]报导的值相当；当氧分压增大到0.20 Pa时，电阻率明显变小，达到最小值3.64×10-5Ω?cm；进一步增大氧分压至0.23 Pa和0.26 Pa，薄膜的电阻率反而又逐渐增大，但其值仍小于仅掺杂单一元素Al的结果。也就是说，随着氧分压的逐步增大，掺杂薄膜的电阻率呈现出先减小后增大的变化。这种性能上的变化跟其微观结构的改变有关。根据前述薄膜晶粒尺寸的估算结果（见图3），当氧分压为0.17 Pa时，晶粒相对粗大，表面也比较粗糙（图1a），此时微观组织中可能存在较多的缺陷，导致薄膜电阻率较大。当氧分压增大到0.20 Pa时，晶粒尺寸明显减小，表面形貌也明显得到改善，此时掺杂高价态元素的原子所带来的载流子浓度的提升起到主导作用，因而薄膜具有最小的电阻率。随氧分压进一步增大，晶粒继续减小，此时晶界数量增多，对电子的流动产生一定影响，从而使电阻率反而增大。可见，为了获得较为理想的导电性能，需要控制薄膜沉积过程中的氧分压。