ZnO-based Transparent Conductive Films

SHI Junda; YANG Ruqi; HU Dunan; LIU Rumin; YU Tao; LYU Jianguo

doi:10.37188/CJL.20240271

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ZnO-based Transparent Conductive Films

Invited Paper | 更新时间：2025-04-21

- ZnO-based Transparent Conductive Films
  增强出版
- Chinese Journal of Luminescence Vol. 46, Issue 4, Pages: 597-614(2025)
- 作者机构：
  
  浙江大学材料科学与工程学院，硅及先进半导体材料全国重点实验室，浙江杭州 310058
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  Zhejiang Provincial “Pioneer/Leading Goose + X” R&D Program
- DOI：10.37188/CJL.20240271
  CLC： O472
- CSTR：32170. 14. CJL. 20240271
- Received：10 January 2025，
  
  Revised：15 January 2025，
  
  Published：25 April 2025
- 稿件说明：
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史钧达,杨汝琪,胡杜楠等.ZnO基透明导电薄膜[J].发光学报,2025,46(04):597-614.

SHI Junda,YANG Ruqi,HU Dunan,et al.ZnO-based Transparent Conductive Films[J].Chinese Journal of Luminescence,2025,46(04):597-614.
史钧达,杨汝琪,胡杜楠等.ZnO基透明导电薄膜[J].发光学报,2025,46(04):597-614. DOI： 10.37188/CJL.20240271. CSTR： 32170. 14. CJL. 20240271.

SHI Junda,YANG Ruqi,HU Dunan,et al.ZnO-based Transparent Conductive Films[J].Chinese Journal of Luminescence,2025,46(04):597-614. DOI： 10.37188/CJL.20240271. CSTR： 32170. 14. CJL. 20240271.

摘要

ZnO是一种典型的第三代半导体材料，宽禁宽度3.37 eV。本征ZnO是一种n型半导体，采用施主元素掺杂技术可以显著提升其n型导电特性。ZnO基透明导电薄膜具有原料来源丰富、制备方法多样、可室温生长等优势，可应用于光电、传感、光热等诸多领域。其中，Al掺杂ZnO（AZO）是一种典型的透明导电氧化物（TCO），备受关注。本文以AZO薄膜为主要代表，综述了ZnO基透明导电薄膜的最新研究进展，包括掺杂ZnO单层薄膜、ZnO基多层薄膜、柔性ZnO基薄膜等不同类型透明导电薄膜的物理化学性质；重点探讨了ZnO基透明导电薄膜的迁移率、禁带宽度、透射率/吸收率/反射率等光电特性及其内在关系；详细介绍了ZnO基透明导电薄膜在发光二极管、太阳能电池、传感器、半导体加热等领域的应用情况；最后对存在的挑战和未来发展趋势进行了展望。

Abstract

ZnO is a typical third-generation semiconductor with a wide bandgap of 3.37 eV. Intrinsic ZnO is an n-type semiconductor， and the use of donor element doping technology can significantly enhance its n-type conductivity. ZnO-based transparent conductive thin films have the advantages of abundant raw material sources， diverse preparation methods， and room temperature growth， which can be applied in many fields such as optoelectronics， sensing， photothermal，

etc

. Among them， Al doped ZnO （AZO） is a typical transparent conductive oxide （TCO）， which has attracted much attention in recent years. This article takes AZO thin film as the main representative and summarizes the latest research progress of ZnO based transparent conductive films， including the physical and chemical properties of different types of transparent conductive thin films such as doped ZnO single-layer thin films， ZnO based multi-

layer thin films， and flexible ZnO based thin films. We focus on the optoelectronic properties （

e.g

.， mobility， bandgap width， transmittance/absorption/reflectivity） of ZnO based transparent conductive films， exploring their inherent relationships. The practical applications are introduced in detail for ZnO based transparent conductive films in the fields of light-emitting diodes， solar cells， sensors， semiconductor heating， and so on. The existing challenges and future development trends are also discussed.

关键词

Keywords

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