ZnO:X透明导电膜的调制掺杂生长与氢化处理的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61464005
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    46.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0401.半导体材料
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

ZnO-TCO is thought to have potential value to replace ITO and FTO using in solar cell front electrode, because of its low-cost, environmental protection and stable performance. At present, the ZnO-TCO still exists the following problems: (1) The transmittance is low in the infrared spectrum domain; (2) The native crater-like texturing is prepared by magnetron sputtering is not breakthrough; (3) The potential barrier is too high between the ZnO-TCO and the cell window layer. According to the element can improve the carrier mobility and have similar ionic radius with Zn2+, so this project put forward X doped ZnO was prepared by magnetron sputtering (X is an appropriate doping element). The band structure have arrived at change via doped or the resilience of thin film, which could eliminate or splitting of degenerate energy level; meanwhile, that reduce the carrier effective mass and improve ZnO:X film layer mobility; finally, the constraint problem was solved between visible - infrared wavelengths of light transmittance and conductivit. Through the X-H co-doped, this can change the ZnO surface dipole and polar crystal plane, so that thin-film vacuum level move upwards; which solved the Schottky barrier height between the ZnO-TCO and the window layer. By hydrogen plasma etching and sputter particle bombardment transition loose layer on the surface, which obtain the native crater-like texturing on the films surface. This method of modulation doping and hydrogenation process is the innovative of this project.
ZnO-TCO因其廉价、环保和性能稳定,有望取代ITO和FTO应用在太阳电池前电极,有着巨大的潜在应用价值。但目前还存在如下问题 :(1)红外光谱域光透过率低;(2)磁控溅射直接制备陨石坑状绒面难点仍未突破;(3)与电池窗口层之间势垒过高。本项目提出用磁控溅射方法,按有利于提高载流子迁移率原则,从高掺杂效率和与Zn2+半径相近角度考察选择合适的掺杂源X,通过调 制掺杂或薄膜层的应变力,改变能带结构,消除或劈裂简并能级,减小载流子有效质量,提高ZnO:X薄膜层迁移率,解决可见-红外光波段光透过率和导电性相制约问题。通过对ZnO:X薄膜层的氢化,生长ZnO: X-H过渡疏松层,出现(0001)极性面,吸附氧,上移真空能级,解决ZnO: X-H与电池窗口层之间势垒过高问题。通过氢等离子体刻蚀和溅射粒子轰击过渡疏松层表面,直接生长陨石 坑绒面。这种调制掺杂和氢化处理的方法,体现了本项目的创新性。

结项摘要

ZnO-TCO因其廉价、环保和性能稳定,有望取代ITO和FTO应用在太阳电池前电极,有着巨大的潜在应用价值。但目前还存在如下问题 :(1)红外光谱域光透过率低;(2)磁控溅射直接制备陨石坑状绒面难点仍未突破;(3)与电池窗口层之间势垒过高。为了解决这些问题,首先总结归纳了前期工作成果,初步确定了W和Ga为掺杂元素。然后,采用调制掺杂方法,分别研究了ZnO:W和ZnO: Ga透明导电薄膜的导电性、透光性,以及表面性能。通过溅射功率调制掺杂制备的ZnO:W薄膜,可将薄膜高透光性拓展至可见-红外光谱域(400-1500纳米范围内的平均透光率超过85%),且电学性能良好(约6.69×10−3Ωcm)。然而,其电学性能仍然偏低,未能实现陨石坑绒面的本征制备。为了进一步研究薄膜表面的绒面生长特性和界面特性,在分别研究了靶间、溅射功率、溅射气压、氩气流量和沉积时间等调制掺杂对制备ZnO: Ga薄膜性能影响的基础上,通过正交试验方法,确定了最优化的调制掺杂方案。根据优化后的调制掺杂方案和氢化处理方法制备的ZnO: Ga薄膜,测试结果表明:薄膜样品在光波段450nm-2000nm平均透光率为83%,电阻率为6.03×10-4Ω·cm, ZnO: Ga薄膜表面具有陨石坑绒面结构,且界面性能明显改善。通过项目研究,解决了传统ITO 和FTO透明导电薄膜在红外光谱域的光透过率低的问题。同时,解决了传统透明导电薄膜陨石坑状绒面本征制备和界面问题,使得ZnO-TCO有望取代传统ITO 和FTO 应用在太阳电池前电极,有着巨大的潜在应用价值。

项目成果

期刊论文数量(22)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(3)
专利数量(2)
调制溅射气压对ZnO ∶ Ga 薄膜结构与光电性能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国陶瓷
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    帅伟强;胡跃辉;张效华;胡克艳;陈义川
  • 通讯作者:
    陈义川
Natively textured surface of Ga-doped ZnO films electron transporting layer for perovskite solar cells: further performance analysis from device simulation
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  • DOI:
    10.1007/s10854-019-00766-7
  • 发表时间:
    2019-03-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE-MATERIALS IN ELECTRONICS
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Chen, Yichuan;Hu, Yuehui;Zhang, Zhiming
  • 通讯作者:
    Zhang, Zhiming
功能薄膜材料的制备方法对比与应用前景
  • DOI:
    10.13957/j.cnki.tcxb.2015.03.005
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    陶瓷学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    辛凤;张效华;胡跃辉;陈义川
  • 通讯作者:
    陈义川
缓冲层对溶胶凝胶制备ZnO∶Sn薄膜性能的影响
  • DOI:
    10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2016.02.060
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    人工晶体学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    范建彬;胡跃辉;陈义川;胡克艳
  • 通讯作者:
    胡克艳
Composite structure of ZnO films coated with reduced graphene oxide: structural, electrical and electrochemical properties
还原氧化石墨烯涂覆的 ZnO 薄膜的复合结构:结构、电学和电化学性能
  • DOI:
    10.1088/1674-4926/39/2/023001
  • 发表时间:
    2018-02
  • 期刊:
    Journal of Semiconductors
  • 影响因子:
    5.1
  • 作者:
    Weiqiang Shuai;Yuehui Hu;Yichuan Chen;Keyan Hu;Xiaohua Zhang;Wenjun Zhu;Fan Tong;Zixuan Lao
  • 通讯作者:
    Zixuan Lao

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其他文献

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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
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  • 作者:
    胡跃辉;马德福;陈新华;陈义川;陈俊
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
    陶瓷学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈义川;胡跃辉;张效华;杨丰;陈新华;陈俊
  • 通讯作者:
    陈俊

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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