濺射法制備ZAO透明導(dǎo)電薄膜及其光電性質(zhì)的研究.pdf

1、透明導(dǎo)電氧化物薄膜材料具有大的載流子濃度和光學(xué)禁帶寬度,因而表現(xiàn)出優(yōu)良的光電特性,如低的電阻率和高的可見光透過率等.目前此類材料體系包括:In2O3、SnO2、ZnO及其摻雜體系In2O3:Sn(ITO)、SnO2:Sb、SnO2:F、ZnO:Al(ZAO)等.其中SnO2(TO)和In2O3:Sn(ITO)薄膜作為透明電極在液晶顯示和太陽能電池等領(lǐng)域得到實際應(yīng)用.而ZnO:Al(ZAO)薄膜由于具有優(yōu)良的光電特性而成為ITO薄膜的潛在

2、替代材料,且它還具有原材料來源豐富、成本低廉、無毒以及在氫等離子體中具有較好的穩(wěn)定性等優(yōu)點,是目前研究的熱點薄膜材料之一.多種工藝可以用來制備透明導(dǎo)電薄膜,如磁控濺射、真空反應(yīng)蒸發(fā)、化學(xué)氣相沉積、溶膠-凝膠法以及脈沖激光沉積等,其中磁控濺射工藝具有沉積速率高、均勻性好等優(yōu)點而成為一種廣泛應(yīng)用的成膜方法.該研究課題以氧化鋅鋁靶為靶材,采用直流磁控濺射工藝在純氬氣氣氛中沉積ZAO薄膜.靶材中Al2O3的摻雜比例分別為1％、2%、3%、4%.

3、用XRD、SEM、XPS、AFM和紅外、紫外分光光度計等測試手段對沉積的薄膜進(jìn)行了表征.結(jié)果表明成膜過程中各工藝參數(shù)對其結(jié)構(gòu)和光電特性存在較大的影響,另外還采用了在氬氣和氧氣的混合氣氛中制備鋁摻雜的氧化鋅薄膜,以此研究了濺射過程中氧氣分壓的作用.研究表明,Al2O3的摻雜在3wt%時為最佳;ZAO薄膜在低溫下沉積時,由于薄膜內(nèi)存在殘余應(yīng)力使衍射峰位置與體材相比向低角度方向移動.高溫沉積的ZAO薄膜或經(jīng)熱處理后的薄膜具有c軸擇優(yōu)取向的六角