1　緒論

從第一只發(fā)光二極管的出現，到現今大規(guī)模集成電路的突飛猛進，半導體技術一直是推動人類社會高速發(fā)展的重要生產力。21世紀將是信息技術的時代，信息的探測、傳輸、計算、存儲以及顯示越來越多地依賴于光電子學和具體光電效應的半導體材料。作為當前高科技的核心，半導體材料的研究和發(fā)展是推動信息技術高速發(fā)展的根本動力，新型半導體材料的研究也迅速地成為了人們關注的熱點。

20世紀50年代，以Si、Ge為代表的第一代半導體材料促成了以集成電路為核心的信息技術的快速發(fā)展，但是第一代半導體材料普遍所具有的帶隙窄、遷移率、擊穿電壓低等缺陷，使得這些材料在光電子領域的應用受到極大的限制［1］。而緊接著以GaAs、GaP、InP、InAs、AlAs等為代表的第二代半導體材料應運而生，這些材料在光電子領域、紅外激光器、以高亮度紅外二極管方面的大規(guī)模應用，使得它們在光信息處理以及光通信領域有著不可磨滅的作用，并使得VCD、DVD以及多媒體技術迅速發(fā)展成熟。與此同時，第二代半導體材料對真空技術也有著更高的要求，促使超高真空下分子束外延半導體工藝取得長足發(fā)展。然而第二代半導體材料仍然不能滿足現代技術對高頻大功率以及短波長器件方面的要求。所以，以GaN、ZnO、SiC為代表的第三代半導體材料（也稱為寬禁帶半導體材料）逐漸興起，激光二極管以及高亮度藍光發(fā)光二極管（UV-LED）的成功研制，也將第三代半導體材料的優(yōu)勢體現出來，也標志著其成為當今所研究的熱點。第三代半導體材料在高頻大功率器件、耐高溫器件以及短波長光電器件上具有第一代和第二代半導體材料所無法比擬的優(yōu)勢。其中GaN由于其較高帶隙（3.4eV）、耐高溫、難退化等優(yōu)點，在光電器件上得到了廣泛應用，例如基于GaN的LED已經進入商業(yè)應用的階段［2-4］。但是，由于受激發(fā)射的閾值較高、室溫激子束縛能低等缺陷，使得GaN的應用受到了一定的阻礙。SiC具有較高的熱導率（是藍寶石的20倍），所以在對散熱有極高要求的高頻大功率以及高溫器件應用中，SiC受到較高的重視，但是SiC由于其生長過程中的晶相較多，單晶生長的難以控制性，使得其制作成本高，商業(yè)應用受到極大的限制［5］。

ZnO雖然被認為是新型的半導體材料，但是早在20世紀30年代就有關于ZnO的研究，但是由于P型摻雜難以實現，使得ZnO的研究一度進入低潮。直到90年代中后期，ZnO的紫外受激發(fā)射被發(fā)現后，人們看到了其在紫外發(fā)光二極管（UV-LED）、透明電極、太陽電池窗口材料、紫外探測器激光器（LD）及光波導器件等領域的應用前景，使得ZnO再次成為研究熱點［6］。ZnO（3.37eV）除了具有與GaN相似的晶體結構和光電性能，還具有更高的激子束縛能（60meV）［7］。

基于ZnO的種種優(yōu)越的性能，其在眾多領域都有著很好的應用前景，例如發(fā)光二極管、激光二極管、半導體自旋電子器件、透明導電薄膜（TCO）等。尤其是在透明導電薄膜領域，ZnO在可見光波段有著很高的透過率，并具有極高的電導率（與ITO薄膜非常接近），而且ZnO原材料豐富，能極大地降低器件成本，所以被認為是ITO薄膜的最佳替代材料［8-9］。

本文主要是基于ZnO這一新型光電材料的主要特性，制備出了摻鋁ZnO（AZO）薄膜，并對工藝參數進行優(yōu)化并制備具有絨面結構的AZO薄膜，對工藝參數對帶隙的影響進行了研究，最終將制備的AZO薄膜應用到薄膜太陽能電池中，研究其對電池性能的影響。