透明導(dǎo)電薄膜ZAO的制備與特性研究.pdf

1、透明氧化物(TCO)薄膜因具有優(yōu)異的光電性能而被應(yīng)用在各種光電器件中，如平面液晶顯示器、太陽(yáng)能電池等。隨著TCO薄膜制備方法的不斷改進(jìn)、成熟以及聚合物基TCO薄膜的開(kāi)發(fā)，TCO薄膜將具有更廣闊的應(yīng)用發(fā)展空間。
　　 本文首先介紹了透明導(dǎo)電氧化物薄膜的發(fā)展歷程以及應(yīng)用領(lǐng)域，針對(duì)其面臨的主要問(wèn)題，引出新一代透明導(dǎo)電氧化物薄膜材料：摻鋁ZnO(ZAO)，論述了ZAO薄膜的電學(xué)、光學(xué)性能；并對(duì)制備方法作了比較詳盡的介紹，包括激光脈沖沉積

2、法、噴霧熱解法、分子束外延法、金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積法、溶膠凝膠法和磁控濺射法等。
　　 本文采用自制的ZAO靶材在玻璃基片上用射頻(RF)磁控濺射的方法制備ZAO薄膜。實(shí)驗(yàn)部分從ZAO陶瓷靶材鋁摻雜量的探討開(kāi)始，選取ZnO、Al2O3為原料(Al摻雜量為2.5wt％)，通過(guò)固相反應(yīng)制備ZAO陶瓷靶材。靶材SEM和XRD分析表明，靶材結(jié)晶良好，表面光滑致密。
　　 對(duì)射頻濺射生長(zhǎng)出來(lái)的薄膜通過(guò)四探針測(cè)試儀測(cè)試薄膜方阻，X

3、RD分析晶體結(jié)構(gòu)，分光光度計(jì)測(cè)量可見(jiàn)光透射率，AFM表征表面形貌和粗糙度，并對(duì)光致發(fā)光PL譜做了相應(yīng)的研究。探討了摻鋁以及射頻濺射工藝中濺射時(shí)間、濺射功率、氣體壓強(qiáng)、基片溫度等工藝參數(shù)對(duì)薄膜性能的影響。研究得出結(jié)論：
　　 1.沉積的薄膜結(jié)構(gòu)均為(002)方向擇優(yōu)生長(zhǎng)，且具有較高的透射率(80％)，并且由于Al摻雜，薄膜紫外線截止邊向短波方向移動(dòng)。室溫光致發(fā)光PL譜出現(xiàn)藍(lán)紫雙峰。
　　 2.適當(dāng)增加濺射時(shí)間，提高濺射功率

4、，可以降低薄膜方阻，但是可見(jiàn)光透射率有所下降。綜合考慮光學(xué)和電學(xué)性能，選取60min為參考時(shí)間，120W為功率上限。
　　 3.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中Ar氣流量保持同一水平，氣體壓強(qiáng)的變化改變了真空鍍膜室中氣體的相對(duì)濃度比，直接決定了入射離子電流的強(qiáng)度以及濺射粒子在遷移至基片過(guò)程中受到散射的強(qiáng)度。當(dāng)氣體壓強(qiáng)為0.55Pa時(shí)，制備所得薄膜方阻最低，且可見(jiàn)光容易透過(guò)，因此得出結(jié)論，0.55Pa為最佳工作壓強(qiáng)。
　　 4.當(dāng)基片溫度小于1