高性能紫外透明导电电极：AMZO/AZO/AMZO三层结构的突破与应用

《Journal of Alloys and Compounds》：High performance ultraviolet-transparent conductive electrodes based on an AMZO/AZO/AMZO trilayer structure

本文报道了一种基于AMZO/AZO/AMZO三层结构的高性能紫外透明导电电极（UV-TCE），通过引入铝掺杂氧化锌（AZO）夹层，成功解决了铝镁共掺氧化锌（AMZO）导电性差的问题。该结构在保持可见光区90.1%高透光率的同时，在UVA、UVB、UVC紫外区的平均透光率分别达到60.5%、48.6%和45.8%，紫外区品质因子（FoM）较单层AZO薄膜显著提升，为紫外光电器件效率提升提供了新方案。

　　

Highlight

这项研究通过脉冲激光沉积（PLD）技术制备了AMZO/AZO/AMZO三层结构。所得薄膜的光学带隙达到3.95电子伏特（eV），在可见光区（400-750纳米）平均透光率为90.1%，在UVA区（320-400纳米）为60.5%，UVB区（280-320纳米）为48.6%，UVC区（200-280纳米）为45.8%，较单层AZO薄膜有不同程度的提升。更重要的是，其在UVB和UVC区的哈克品质因子（FoM）分别达到7.45×10^-7 Ω^-1和4.11×10^-7 Ω^-1，相较于AZO薄膜分别提高了52%和148%。

微结构

图1A展示了所有样品的X射线衍射（XRD）图谱。AMZO/AZO/AMZO结构（以下简称三层样品）和AZO样品均显示出与JCPDS卡片号01-089-0511对应的ZnO(002)（约34°）和ZnO(004)（约72°）衍射峰，表明其具有明确的c轴取向和高结晶度，与ZnO的六方纤锌矿结构一致。AMZO样品未出现衍射峰，表明其形成了类似报道的非晶立方MgO相。

结论

本研究开发了一种新型的AMZO/AZO/AMZO三层结构，用于紫外透明导电电极（UV-TCE），以替代传统的用于可见光TCE的半导体/金属/半导体（SMS）结构。尽管电导率有一定程度的下降，但AMZO/AZO/AMZO三层结构在紫外透光率和品质因子（FoM）值上相比主流的SMS可见光TCE有显著提升，达到了数量级上的优势。这些增强主要归功于拓宽的光学带隙（3.95 eV）、降低的紫外吸收以及优化的层间界面特性。该工作为制备高性能UV-TCEs展示了一条可行的途径，有望进一步提升紫外光电器件（如LED、激光器、光电探测器）的效率。