通過脈沖激光法在石英玻璃基底上沉積了錫摻雜氧化鎘(Sn-CdO)透明導(dǎo)電薄膜。X射線衍射,分光光度計(jì)和霍爾效應(yīng)儀檢測了薄膜的結(jié)構(gòu)、光學(xué)和電學(xué)性能。結(jié)果表明Sn的摻雜提高了薄膜[111]方向的擇優(yōu)生長,而且促使了(200)晶面衍射角增大。Sn-CdO薄膜的光學(xué)禁帶寬度隨著Sn摻雜含量的增加而變寬。另外,適量的Sn摻雜可以明顯改善CdO薄膜的電學(xué)性能,比如2.9 at%Sn摻雜CdO薄膜的電阻率是未摻雜薄膜的十二分之一,載流子濃度是未摻雜的十三倍。因而光學(xué)和電學(xué)性能的改良使得Sn-CdO薄膜作為透明導(dǎo)電材料具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

　　透明導(dǎo)電氧化物(TCO) 薄膜在微電子和納米電子學(xué)領(lǐng)域具有重要意義，主要用于光電子器件的發(fā)展[1]。目前不同金屬氧化物材料正在被廣泛的研究，以便找到一個(gè)低成本和高性能的材料來替代現(xiàn)有的半導(dǎo)體(如ITO)。透明導(dǎo)電氧化物過去主要用作電子器件的導(dǎo)電電極，而現(xiàn)在通過廣泛的研究可使其應(yīng)用在大部分透明有源器件中。最近，n 型透明導(dǎo)電氧化物(n- TCOs)，如ZnO，CdO，InO，SnO2，ITO 和p 型透明導(dǎo)電氧化物(p- TCOs), 如CuAlO2, SrCu2O2 等，由于它們在光電太陽能氣體傳感器和其它光電子器件等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景[2，3]，而受到了相當(dāng)多的關(guān)注。在這些TCOs 之中，氧化鎘(CdO)具有低的電阻率和高的載流子濃度，因而其在光電子器件中具有廣泛的應(yīng)用前景[4]。然而，與其它TCOs 相比，CdO 薄膜的禁帶寬度較小，大大限制了其應(yīng)用。

　　目前，不同實(shí)驗(yàn)方法測得的CdO 薄膜的禁帶寬度在2.2 eV~2.7 eV 之間[5，6]，而且通常情況下未摻雜CdO 薄膜的電阻率很低，原因是其晶體結(jié)構(gòu)里含有大量的本征氧空位和鎘間隙。為了與其它現(xiàn)有的TCOs 薄膜競爭，如寬帶隙ZnO 在不同領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，CdO 薄膜的禁帶寬度應(yīng)該在沒有損害它的電學(xué)特性的情況下變寬。因此，一些研究者嘗試Ti，Al 和Dy 等摻雜CdO 薄膜[7~10]。研究發(fā)現(xiàn)Ti，Al 等金屬摻雜可以使禁帶寬度提高到2.74 eV~2.84 eV，同時(shí)提高了CdO 薄膜的電導(dǎo)率[7~9]。但是，Dy 摻雜CdO 薄膜的禁帶寬度卻減少了20%，原因是收縮效應(yīng)[10]。為了進(jìn)一步增加CdO 薄膜的禁帶寬度和導(dǎo)電率，人們努力尋求其它合適的CdO 薄膜摻雜金屬。眾所周知，Sn4+ 的離子半徑是0.071 nm，比Cd2+ 的(0.097 nm)稍微小點(diǎn)，而且Sn 的電負(fù)性是1.96 Pauling，比Cd 的大些。因此，我們期待Sn4+ 離子替換Cd2+ 離子后應(yīng)該能夠改良其電學(xué)性能。在本文中，我們研究不同Sn 含量摻雜對CdO 薄膜的結(jié)構(gòu)、電學(xué)和光學(xué)性能的影響。

　　本文詳細(xì)研究了Sn 摻雜含量對CdO 薄膜的結(jié)構(gòu)、光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)的影響。X 射線衍射分析所有Sn- CdO 薄膜都是立方晶體結(jié)構(gòu)。此外，當(dāng)摻雜Sn 含量達(dá)到7.6 at%時(shí)有SnO2 相出現(xiàn)，這說明Sn元素在CdO 晶格中的最大固溶度小于7.6 at%。適量的Sn 含量摻雜(Sn 2.9 at%) CdO 薄膜具有高的載流子濃度4.53×1020 cm- 3 和低的電阻率1.59×10- 4 Ωcm。所有Sn- CdO 薄膜在紫外可見光范圍內(nèi)都具有很高的透過率，并且與未摻雜CdO 薄膜相比其禁帶寬度都得到了增加。