雙靶反應(yīng)磁控共濺射制備氧化鋅基透明導電薄膜的研究.pdf

1、鋁摻雜氧化鋅（AZO）薄膜，具有良好的光電學性能，同時原料豐富、成本低、無毒，而在平板顯示器、薄膜太陽能電池、觸摸屏等光電設(shè)備上有較好的應(yīng)用前景，是目前替代氧化銦錫（ITO）主流透明導電薄膜的研究熱點。實現(xiàn)AZO薄膜的低成本制備，同時提高其光電性能，對于降低光電器件的成本具有重大意義。磁控濺射法因具有沉積速率高、基底溫度較低且薄膜的附著性好等優(yōu)點，而被研究者廣泛用來制備AZO薄膜。
　　不同于常規(guī)的AZO陶瓷靶材，本文以金屬Zn和

2、Al為靶材，采用雙靶反應(yīng)磁控共濺射法，以期更低成本地制備出AZO透明導電薄膜；再通過退火，以提升 AZO薄膜的光電綜合性能；在此基礎(chǔ)上，為克服室溫沉積的較小厚度 AZO薄膜光電性能較差的問題，分別引入金屬Al層和Ag層，制備了三明治結(jié)構(gòu)的AZO/Al/AZO和ZnO/Ag/ZnO兩種ZnO基多層薄膜。
　　AZO薄膜的濺射試驗表明，襯底溫度不變時，隨著濺射功率、濺射氣壓和氧氬比的分別增大，AZO薄膜結(jié)晶質(zhì)量都先提高后降低；固定 Z

3、n靶材的直流濺射功率，逐漸增大Al靶的射頻功率，可制備出Al摻雜含量也逐漸增大（0.57~2.57at.％）的AZO薄膜。
　　將AZO薄膜在氮氣和氫氣混合氣氛下500℃退火處理1.5 h后，研究不同Al的摻雜含量對AZO薄膜結(jié)構(gòu)性能的影響。測試表明，隨著Al摻雜含量的增加，薄膜的光學帶隙先增大后減小，電阻率先降低后增加，可見光區(qū)透光率逐漸減小。當Al摻雜含量為1.34at.%時，薄膜的光學帶隙最大為3.511 eV，電阻率最低為

4、3.95×10-3Ω·cm，可見光區(qū)平均透過率達到83.68%。
　　濺射AZO/Al/AZO和ZnO/Ag/ZnO三明治結(jié)構(gòu)薄膜的試驗表明，隨著中間層厚度的增加，薄膜的電阻率先減小后基本不變，透過率逐漸降低；隨著上下層厚度的增加，薄膜的電阻率逐漸增大，透過率先增大后減小。當AZO/Al/AZO薄膜厚度為65/15/65 nm時，薄膜電阻率為7.06×10-4Ω?cm，可見光區(qū)平均透過率65.76%，薄膜品質(zhì)因子為3.15×10-