利用直流磁控溅射法在柔性衬底上制备ZnO: Zr新型透明导电薄膜

室温下利用直流磁控溅射法在有ZnO缓冲层的柔性衬底 PET上制备出了可见光透过率高、电阻率低的掺锆氧化锌(ZnO: Zr)透明导电薄膜,研究了厚度对ZnO: Zr薄膜结构及光电性能的影响.结果表明,ZnO: Zr薄膜为六方纤锌矿结构的多晶薄膜.实验获得ZnO: Zr薄膜的最小电阻率为2.4×10-3 Ω·cm,其霍尔迁移率为18.9 cm2·V-1·s-1 ,载流子浓度为2.3×1020 cm-3.实验制备的ZnO: Zr薄膜具有良好的附着性能,其可见光平均透过率超过92;.     

靶与衬底之间的距离对ZnO∶Zr透明导电薄膜性能的影响

利用直流磁控溅射法在室温玻璃衬底上制备出了可见光透过率高、电阻率低的掺锆氧化锌(ZnO∶Zr)透明导电薄膜。并系统地研究了靶与衬底之间的距离对ZnO∶Zr薄膜结构、形貌、光学及电学性能的影响。实验结果表明,靶与衬底之间的距离对ZnO∶Zr薄膜的生长速率、结晶质量及电学性能有很大影响,而对其光学性能影响不大。实验制备的ZnO∶Zr为六方纤锌矿结构的多晶薄膜,且具有垂直于衬底方向的c轴择优取向。当靶与衬底之间的距离从60 mm减小到50 mm时,薄膜的晶化程度提高、晶粒尺寸增大,薄膜的电阻率减小;然而,当距离继续减小时,薄膜的晶化程度降低、晶粒尺寸减小,薄膜的电阻率增大。当靶与衬底之间的距离为50 mm时,薄膜的电阻率达到最小值4.2×10-4Ω.cm,其可见光透过率超过95%。实验制备的ZnO∶Zr薄膜可以用作薄膜太阳能电池和液晶显示器的透明电极。     

直流反应磁控溅射法制备ZnO: Zr透明导电薄膜

以Zn∶ Zr为靶材,利用直流反应磁控溅射法制备了ZnO∶ Zr透明导电薄薄膜.研究了沉积压强对ZnO∶ Zr薄膜形貌、结构、光学及电学性能的影响.实验结果表明所制备的ZnO∶ Zr为六方纤锌矿结构的多晶薄膜,具有垂直于衬底方向的c轴择优取向.沉积压强对ZnO∶ Zr薄膜的晶化程度、形貌、生长速率和电阻率影响很大,而对其光学性能如透光率、光学带隙及折射率影响不大.当沉积压强为2Pa时,ZnO∶ Zr薄膜的电阻率达到最小值2.0×10-3Ω ·cm,其可见光平均透过率和平均折射率分别为83.2％和1.97.     

镓掺杂氧化锌透明导电薄膜的制备及其性能研究

采用射频磁控溅射方法在玻璃基片上制备了镓掺杂氧化锌(Ga∶ ZnO)透明导电薄膜,通过XRD、XPS、四探针仪和分光光度计等表征技术,研究了衬底温度对Ga∶ ZnO薄膜结构、组分、光学和电学性质的影响.结果表明:所有样品均为具有(002)择优取向的高质量透明导电薄膜,其晶体结构和光电性能与衬底温度密切相关.当衬底温度为673 K时,所制备的Ga∶ ZnO薄膜具有最大的晶粒尺寸(72.6 nm)、最低的电阻率(1.3×10-3Ω·cm)、较高的可见∶ZnO薄膜的光学能隙,结果显示随着衬底温度的升高,薄膜的光学能隙单调增加.     

溅射压强对低阻高透过率掺钛氧化锌透明导电薄膜的影响

利用直流磁控溅射法在室温水冷玻璃衬底上制备出了高质量的掺钛氧化锌透明导电薄膜(ZnO: Ti).研究了溅射压强对ZnO: Ti薄膜结构、形貌和光电性能的影响.研究结果表明,溅射压强对ZnO: Ti 薄膜的结构和电阻率有显著影响.X射线衍射(XRD)表明,ZnO: Ti 薄膜为六角纤锌矿结构的多晶薄膜,且具有c轴择优取向.在溅射压强为5.0 Pa时,实验获得的ZnO: Ti薄膜电阻率最小值为1.084 ×10~(-4) Ω· cm.实验制备的ZnO: Ti 薄膜具有良好的附着性能,可见光区平均透过率超过91;.ZnO: Ti薄膜可以用作薄膜太阳能电池和液晶显示器的透明电极.     

超声喷雾热分解法制备ZnO薄膜及衬底温度对其性能的影响

以醋酸锌水溶液为前驱体溶液,采用超声喷雾热分解法在玻璃衬底上制备得到了温度在350℃到450℃范围内的ZnO薄膜.用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及紫外-可见分光光度计分析了ZnO薄膜的晶体结构、微观形貌及其光学性质,重点探究了衬底温度对ZnO薄膜生长过程及微观结构的影响.分析表明:制备的ZnO薄膜为六角铅锌矿结构,衬底温度对薄膜的质量有着重要的影响;所得薄膜在400℃时结晶性能好,沿c轴择优取向生长,具有优良的均匀性和致密性;所制备的薄膜在可见光区透过率高达86;以上,在紫外光区吸收强烈.     

膜厚对Zr,Al共掺杂ZnO透明导电薄膜结构和光电性能的影响

采用直流磁控溅射法在玻璃衬底上制备出Zr,Al共掺杂ZnO(AZZO)透明导电薄膜.用XRD和SEM分析和观察了薄膜样品的组织结构和表面形貌.研究表明:制备的AZZO透明导电薄膜为六角纤锌矿结构的多晶薄膜,且具有c轴择优取向.另外还研究了薄膜的结构、光学和电学性质随薄膜厚度的变化关系.当薄膜厚度为843 nm时,电阻率具有最小值1.18×10~(-3) Ω·cm,在可见光区(500～800 nm)平均透过率超过93;.     

衬底温度对直流反应磁控溅射法制备的N掺杂p型ZnO薄膜性能的影响

利用直流反应磁控溅射法(纯金属锌作为靶材,Ar-N2-O2混合气体作为溅射气体)在石英玻璃衬底上制备了N掺杂p型ZnO薄膜.通过XRD、Hall和紫外可见透射谱分别研究了衬底温度对ZnO薄膜结构性能、电学性能和光学性能的影响.XRD结果显示所有制备的薄膜都具有垂直于衬底的c轴择优取向,并且随着衬底温度的增加,薄膜的晶体质量得到了提高.Hall测试表明衬底温度对p型ZnO薄膜的电阻率具有较大影响,400℃下生长的p型ZnO薄膜由于具有较高的迁移率(1.32 cm2/Vs)和载流子浓度(5.58×1017cm-3),因此表现出了最小的电阻率(8.44Ω·cm).     

衬底温度对Al掺杂ZnO薄膜结构及其光电性能的影响

利用溅射方法制备了Al掺杂ZnO(AZO)薄膜,探究了衬底温度对薄膜的形貌特征、结构和光电性能的调控.实验结果表明:衬底温度可以调控AZO薄膜的生长方式以及光电性能.随着衬底温度的升高,AZO薄膜从无规则的形状转变为球形并且其颗粒尺寸逐渐减小.XRD分析表明样品的结晶质量随着衬底温度的升高而变佳.透射光谱研究发现,在低衬底温度下,400 nm附近处有一吸收台阶,随着衬底温度升高,此吸收台阶消失,表明衬底温度影响着AZO内部的缺陷.电学性质研究表明随着衬底温度升高,AZO薄膜的导电性能也随着升高,电阻率从9×10-2 Ω·cm降到5×10-3 Q·cm.而其载流子浓度从6×1019 cm-3增加到2.2×1020 cm-3.     

Ag掺杂ZnO薄膜结构和光学特性研究

采用脉冲激光沉积技术制备出了Ag掺杂的ZnO薄膜.研究了Ag含量、衬底温度及氧压对ZnO结构和光学性能的影响.结果表明:Ag以替位形式存在于ZnO晶格中,Ag掺杂浓度较低时,样品具有高度c轴择优取向.衬底温度越高,薄膜的结晶质量越好,光学带隙越接近纯ZnO的带隙,而其紫外荧光峰在衬底温度为300 ℃时最强.氧压为10 Pa时,薄膜的结晶质量最好,紫外峰最强,其带隙则随氧压的增大呈先变窄后加宽的趋势.     

Enhancement of near-band edge photoluminescence of ZnO thin films by employing MgF2 buffer layer

ZnO/MgF₂/ZnO sandwich structure films were fabricated. The effects of a buffer layer on structure and optical properties of ZnO films were investigated by X-ray diffraction, photoluminescence, optical transmittance and absorption measurements. Measurement results showed that the buffer layer had the effects of improving the quality of ZnO films and releasing the residual stresses in the films. The near-band edge emissions of ZnO films deposited on the MgF₂ buffer layer were significantly enhanced compared with those deposited on bare substrate due to the smaller lattice mismatch between MgF₂ and ZnO than that between fused silica and ZnO.     

透明导电薄膜与p-Si:H膜接触特性的研究

本实验采用PECVD方法在不同透明导电薄膜上沉积了p型掺杂(p-Si:H)膜.用拉曼(Raman)光谱测试了p-Si:H膜的晶化率,并用扫描电子显微镜(SEM)观察了其形貌.结果表明:在SnO2上沉积的p-Si:H膜的晶化率较其它两种衬底高,相应的SEM形貌显示颗粒尺寸也较大.通过I-V测试仪测试了ZnO:Al/p-Si:H、SnO2/p-Si:H和SnO2/ZnO:Al/p-Si:H的接触特性,结果显示ZnO:Al/p-Si:H的接触特性并不比SnO2/p-Si:H差.     

高掺锌/镁铌酸锂薄膜的光电性质

室温下采用射频磁控溅射(RFMS)技术在玻璃与硅基板上分别沉积了纯铌酸锂LN薄膜、高掺锌(6%,摩尔分数,下同)LN∶ZnO薄膜和高掺镁(5%)LN∶MgO薄膜,并在575 ℃条件下退火进一步提高薄膜的结晶度。通过原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)、紫外可见吸收(UV-Vis)和椭偏仪等测试研究了三种铌酸锂薄膜的形貌、结构和光学性质。XRD分析表明掺杂铌酸锂薄膜和纯铌酸锂薄膜具有相同的生长取向,AFM、XRD、UV-Vis测试结果表明,掺杂将增大铌酸锂薄膜的晶粒尺寸,光学带隙的红移现象与晶粒尺寸相关,且掺Mg的影响大于掺Zn。此外利用霍尔效应测试仪研究了LN、LN∶ZnO和LN∶MgO薄膜的电学性质,测试结果表明三种薄膜均为n型半导体,其中LN∶MgO薄膜电导率的变化趋势不同于LN∶ZnO和LN薄膜,且发现温度在18~50 ℃范围内,随着温度的升高,LN∶MgO薄膜的电导率变化微小,而LN∶ZnO和LN薄膜的电导率逐渐增大。     

Influence of oxygen/argon ratio on structural,electrical and optical properties of Ag-doped ZnO thin films

Ag-doped ZnO (ZnO:Ag) thin films were deposited on quartz substrates by radio frequency magnetron sputtering technique. The influence of oxygen/argon ratio on structural, electrical and optical properties of ZnO:Ag films has been investigated. ZnO:Ag films gradually transform from n-type into p-type conductivity with increasing oxygen/argon ratio. X-ray photoelectron spectroscopy measurement indicates that Ag substitutes Zn site (Ag_Zn) in the ZnO:Ag films, acting as acceptor, and being responsible for the formation of p-type conductivity. The presence of p-type ZnO:Ag under O-rich condition is attributed to the depression of the donor defects and low formation energy of Ag_Zn acceptor. The I–V curve of the p-ZnO:Ag/n-ZnO homojunction shows a rectification characteristic with a turn-on voltage of ∼7 V.     

衬底温度对磁控溅射法制备掺Ta氧化锌薄膜性能的影响

采用射频磁控溅射法,在不同的衬底温度下制备了钽(Ta)掺杂的氧化锌(ZnO)薄膜,采用X射线能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见分光光度计和光致发光(PL)光谱研究了衬底温度对制备的Ta掺杂ZnO薄膜的组分、微观结构、形貌和光学特性的影响.EDS的检测结果表明,Ta元素成功掺入到了ZnO薄膜;XRD图谱表明,掺入的Ta杂质是替代式杂质,没有破坏ZnO的六方晶格结构,随着衬底温度的升高,(002)衍射峰的强度先增大后降低,在400℃时达到最大;SEM测试表明当衬底温度较高时(400℃和500℃),Ta掺杂ZnO薄膜的晶粒明显变大;紫外-可见透过光谱显示,在可见光范围,Ta掺杂ZnO薄膜的平均透光率均高于80;,衬底不加热时制备的Ta掺杂ZnO的透光率最高;制备的Ta掺杂ZnO薄膜的禁带宽度范围为3.34~3.37eV,衬底温度为500℃时制备的Ta掺杂ZnO薄膜的禁带宽度最小,为3.34eV.PL光谱表明衬底温度为500℃时制备的Ta掺杂ZnO薄膜中缺陷较多,这也是造成薄膜禁带宽度变小的原因.     

Temperature dependence of growth orientation and surface morphology of Li‐doped ZnO thin films on SiO2/Si substrates

ZnO thin films doped with Li (ZnO:Li) were deposited onto SiO₂/Si (100) substrates by direct‐current sputtering technique in the temperature range from room temperature to 500 °C. The crystalline structure, surface morphology and composition, and optical reflectivity of the deposited films were studied by X‐ray diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), X‐ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) and optical reflection measurements. Rough surface p‐type ZnO thin film deposition was confirmed. The results indicated that the ZnO:Li films growed at low temperatures show c‐axis orientation, while a‐axis growth direction is preferable at high temperatures. Moreover, the optical reflectivity from the surface of the films matched very well with the obtained results. (© 2008 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

O2/(O2+Ar)流量比对ZnO-0.25mol; V2O5薄膜缺陷类型的影响

利用射频磁控溅射技术在玻璃衬底上沉积ZnO-0.25mol; V2O5(ZnO∶V)薄膜,研究了O2/(O2+Ar)流量比(0;~87.5;)对ZnO∶V薄膜中缺陷的影响.研究结果表明:沉积的ZnO∶V薄膜为具有c轴取向的纤锌矿结构,V以五价和四价形式共存其中.ZnO∶V薄膜中的缺陷态为氧空位(VO)和间隙锌(Zni)杂化形成的复合体,两者比例随O2/(O2+Ar)流量比而变化.