研究目的
利用洛伦兹模型比较掺铝氧化锌薄膜的光学和电学特性，并分析铝掺杂对透射率、电阻率和载流子浓度的影响。
研究成果
在氧分压为0.12毫托的最佳铝掺杂浓度为1.5原子百分比时，可获得最小电阻率7.8×10??欧姆·厘米及可见光区>80%的高透射率。椭圆偏振仪与霍尔效应测量中载流子浓度和迁移率的差异归因于小晶粒尺寸导致的晶界散射。洛伦兹模型能有效分析光学特性，但差异凸显了微观结构对电学行为的影响。
研究不足
该研究仅限于铝掺杂浓度不超过13原子百分比的情况，且薄膜的小晶粒尺寸（约20纳米）会影响散射机制，可能限制其推广至大晶粒薄膜的适用性。采用室温沉积法可能无法反映高温效应。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用离子束共溅射法在室温下沉积不同铝掺杂浓度（0至13原子百分比）的氧化锌铝薄膜。通过双洛伦兹振子模型的光谱椭偏仪分析光学特性，利用霍尔效应测量评估电学性能。
2：样本选择与数据来源：
薄膜沉积于B270玻璃和硅晶圆衬底。透射率、晶体结构、表面粗糙度、形貌、原子百分比、电阻率、载流子浓度及迁移率等数据均引自既往研究。
3：实验设备与材料清单：
配备锌靶和铝靶的离子束溅射系统、VASE椭偏仪M-2000U、Dimension 3100原子力显微镜、高纯度锌铝金属靶材、B270玻璃衬底及硅晶圆衬底。
4：0U、Dimension 3100原子力显微镜、高纯度锌铝金属靶材、B270玻璃衬底及硅晶圆衬底。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：通过调节锌靶与离子束中心的距离H控制铝掺杂量。沉积薄膜后测量紫外/可见/近红外波段透射率，在350-1000纳米范围以55°、60°、65°入射角进行椭偏测量，采用原子力显微镜分析表面粗糙度，执行霍尔效应测试。
5：5°、60°、65°入射角进行椭偏测量，采用原子力显微镜分析表面粗糙度，执行霍尔效应测试。 数据分析方法：
5. 数据分析方法：运用包含EMA层的三层光学模型拟合椭偏数据，通过洛伦兹振子方程解析，计算光学载流子浓度与迁移率，并采用统计方法与霍尔效应数据进行比对验证。
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VASE ellipsometer
M-2000U
J. A. Woollam Co., Inc.
Used for spectroscopic ellipsometry measurements to analyze optical properties of films.
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Atomic force microscope
Dimension 3100
Veeco Instruments Inc.
Used to measure surface roughness of the films.
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Ion-beam sputtering system
Used for depositing Al-doped ZnO films by co-sputtering Zn and Al targets.
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High-purity zinc metal target
Used as a sputtering target for depositing ZnO films.
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High-purity aluminum metal target
Used as a sputtering target for doping Al into ZnO films.
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B270 glass substrate
Used as a substrate for film deposition.
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Silicon wafer substrate
Used as a substrate for film deposition.
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