薄膜厚度对 Mn-W 共掺杂 ZnO 透明导电薄膜性能的影响

利用直流磁控溅射法在低温玻璃衬底上制备了高导电透明的 Mn-W 共掺杂 ZnO(ZMWO)薄膜,并研究了厚度对薄膜结构、光学及电学性能的影响.X 射线衍射结果表明 ZMWO 均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.薄膜厚度对 ZMWO 薄膜的晶化程度、电阻率和方块电阻有很大影响.当薄膜厚度从97 nm 增大到456 nm 时,ZMWO 薄膜的晶化程度提高,而电阻率和方块电阻减小.当厚度为 456 nm 时,所制备ZMWO 薄膜的电阻率达到最小,其值仅为8.8×10-5 Ω·cm,方块电阻为1.9 Ω/□.所有薄膜样品在可见光区的平均透过率都较高,其值约为89;.当薄膜厚度从97 nm 增大到 456 nm时,光学带隙从3.41 eV增大到3.52 eV.     

绒面ZnO透明导电薄膜

采用孪生ZnO (Al2 O3 ∶2 % )对靶直流磁控溅射制备高透过率、高电导率的平面ZnO薄膜 (迁移率为 5 .5 6cm2 /V·s,载流子浓度为 4 .5 7× 10 2 0 cm-3 ,电阻率为 2 .4 6× 10 -3 Ω·cm ,可见光范围 (380～ 80 0nm)平均透过率大于 85 % )。用酸腐蚀的方法 ,可以获得绒面效果 ,而反应气压对绒面效果没有影响 ,薄膜的电学特性没有变化 ,绒面对光散射作用增强 ,导致相对于平面ZnO薄膜的透过率要低一些 (可见光范围平均透过率大于 80 % )。     

钛掺杂对ZnO∶Ti透明导电薄膜性能的影响

以不同钛掺杂含量的氧化锌陶瓷靶作为溅射源材料,采用射频磁控溅射工艺在玻璃基片上沉积了Ti掺ZnO(TZO)透明导电薄膜,通过XRD、XPS、分光光度计和霍尔效应测试系统,研究了钛掺杂含量对TZO薄膜微观结构和光电特性的影响.结果表明:所有TZO薄膜均为六角纤锌矿结构,并且具有(002)择优取向,钛掺杂含量对薄膜性能具有明显的影响.当钛掺杂含量为3wt;时,TZO薄膜的结晶质量最好、可见光平均透过率最高、电阻率最低、品质因数最大(748.15 S/cm),具有最佳的光电综合性能.TZO薄膜的光学带隙随钛掺杂含量增加而单调增大.     

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.     

Nb掺杂ZnO透明导电薄膜的结构以及光电性能研究

采用直流磁控溅射法在玻璃衬底上制备了高质量的Nb掺杂ZnO( NZO)透明导电薄膜.为了研究薄膜厚度对薄膜性质的影响,制备了五个厚度分别为239 nm,355 nm,489 nm,575 nm和679 nm的样品.XRD结果表明,ZnO∶ Nb薄膜是具有六角纤锌矿结构的多晶薄膜,并且具有垂直于衬底的c轴择优取向.随着膜厚的增加,薄膜的结晶质量明显提高.当厚度从239 nm增加到489 nm时,平均晶粒尺寸从19.7 nm增加到24.7 nm,薄膜的电阻率持续减小;当厚度进一步增加时,晶粒尺寸略有减小,电阻率有所增加.本实验获得的最低电阻率为4.896×10-4Ω·cm.随膜厚的增加,光学带隙先增大后减小.所有薄膜在可见光区域的平均透过率均超过88.3;.     

B掺杂量对LPCVD生长大面积ZnO透明导电薄膜性能的影响

采用低压化学气相沉积(LPCVD)技术在大面积的玻璃衬底上制备了B掺杂ZnO(BZO)透明导电薄膜,研究了不同B2H6掺杂量对BZO薄膜微观形貌、导电能力及其均匀性、透光率等性能的影响.结果表明,所制备的BZO薄膜表面具有自生长的绒面结构;B2H6掺杂量由30 sccm增加到60 sccm,BZO薄膜的方阻由28.6Ω/□减小到14.1 Ω/□,导电能力显著增强,同时方阻均匀性也明显提升;BZO薄膜在长波区的透光率随B2H6掺杂量的增加而明显降低,综合透光率结果,最佳B2H6掺杂量控制在60～ 90 sccm之间.     

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;.     

P型ZnO薄膜的制备及其在太阳电池中的初步应用

利用超声雾化热分解技术(USP)、通过N-Al共掺的方法,在coming 7059衬底上生长出P型透明导电膜.该薄膜在可见光范围内的透过率可达到90;以上.X射线衍射的测试结果表明:P型透明导电膜具有c轴择优生长特性.通过霍耳测试得到P型ZnO薄膜的电学特性为:电阻率为4.21 Ω·cm、迁移率是0.22 cm2/(V·s)、载流子浓度为6.68×1018cm-3.此材料初步应用到微晶硅电池中,其开路电压为0.47 V.     

射频溅射功率对ZnO透明导电薄膜光电性能的影响

采用磁控溅射技术在不同溅射功率下制备了ZnO薄膜.研究了薄膜的沉积速率、光电特性以及不同功率条件下制备的ZnO薄膜对HIT电池开路电压的影响.结果表明:在溅射功率为200 W时制备的薄膜,具有良好的导电性和光透过性;将其应用到HIT电池中,得到的开路电压最高.该研究对提高HIT电池性能具有一定的参考意义.     

反应溅射法制备高透明导电ZnO薄膜的研究

利用Zn/ZnO复合靶材,通过射频磁控溅射技术,在衬底温度为150℃时分别在Ar+O2和Ar+H2的混合气氛中制备ZnO薄膜,通过干涉显微镜、XRD、Hall效应测试仪、紫外-可见分光光度计研究了O2和H2流量对薄膜结构及透明导电性能的影响.结果发现,薄膜厚度随O2流量增加而明显增加而随H2流量增加呈下降趋势.只有通入合适流量的O2或H2,薄膜才能保持(002)择优取向、较高的结晶度以及较小的压应力,同时在薄膜中形成高浓度Vo和/或Hi等缺陷,因此有效降低ZnO薄膜的电阻率,并保持高的透光率,从而改善ZnO薄膜透明导电性能.当前研究中,当O2和H2流量分别为0.4 sccm和2.0 sccm时,得到的最低电阻率分别为6.33×10-3和2.51×10-3Ω·cm,平均透光率均大约为81.5;,相应的最高品质因子分别为1.04×10-3和1.29×10-3 Ω-1.     

采用MOCVD法在p型Si衬底上生长Zn0薄膜

采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)法在p型Si(100)衬底上生长未掺杂的n型ZnO薄膜.在不同的生长温度下,c轴取向ZnO薄膜被生长在Si衬底上,生长所采用的锌源为二乙基锌(DEZn),氧源为氧气(O2).通过X射线衍射(XRD)、光电子能谱(XPS)和荧光光(PL)谱研究了薄膜的结构和光学特性.研究表明温度为610℃时生长的ZnO薄膜显示最好的结构和光学特性.此外,所生长n-ZnO/p-Si异质结的I-V特性曲线都表现明显的整流特性,且反向漏电流很小.在620℃生长的异质结的漏电流相对最大,大于在其它温度下生长的异质结的漏电流.     

载气流量对氧化锌纳米棒阵列的影响

本文研究了在金属有机化学气相沉积法(MOCVD)生长过程中,锌(Zn)源和氧(O)源载气流量的改变对ZnO纳米棒阵列的影响.通过改变源材料载气的流量,得到了直径从150 nm到20 nm范围、均一性明显改善的ZnO纳米棒.采用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射图谱(XRD),拉曼光谱(Raman)和光致荧光光谱(PL)等测试手段对样品的形貌结构和光学特性进行了表征.SEM和XRD结果表明当Zn源和O源的载气流量均为1 SLM时,所得的纳米棒直径最均匀,排列整齐,垂直于衬底生长,且结晶度最好.PL谱显示纳米棒的紫外带边峰发生了蓝移,可能与表面效应的增加有关.     

B掺杂对平面结构MOCVD-ZnO薄膜性能的影响

本文研究了B2H6掺杂流量(B掺杂)对平面结构MOCVD-ZnO薄膜的微观结构和光电性能影响.XRD、SEM和AFM测试的研究结果表明,玻璃衬底上制备的ZnO薄膜具有(002)峰择优取向的平面结构,B掺杂使薄膜的球状晶粒尺寸变小,10 sccm流量时晶粒尺寸为～15 nm.ZnO:B薄膜的最小电阻率为5.7×10-3Ω·cm.生长的ZnO薄膜(厚度d=1150 nm)在400～900 nm范围的透过率为82;～97;,且随着B2H6掺杂流量增大,光学吸收边呈现蓝移(即光学带隙Eg展宽)现象.     

MOCVD法在(220)CaF2衬底上生长ZnO薄膜及其性能研究

采用金属有机化学汽相沉积(MOCVD)法在(220)CaF2衬底上外延生长ZnO薄膜.利用X射线衍射(XRD)、紫外-可见光谱和光致发光谱(PL)对ZnO薄膜的结构和光学性能进行了分析.XRD结果表明,所制备的ZnO薄膜结晶性能良好,具有高度的(002)的择优取向,002衍射峰的半高宽(FMHM)为0.115°.所制备的ZnO薄膜透明,透过率超过85;.在常温的(He-Cd激光器)PL谱中,只有378.5 nm的带边发射.用同步辐射光源测试的真空紫外光谱中,在低温20K时,出现218 nm、368 nm、418 nm、554 nm发光峰,其中368 nm峰强度随着温度的升高强度逐渐下降,到常温时几乎消失.     

MOCVD生长温度对氧化锌薄膜结构及发光性能的影响

利用甲醇做氧源,采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)工艺在硅(111)衬底上生长了一系列的氧化锌薄膜,生长温度为400～600 ℃.薄膜的表面形貌及晶体质量分别利用场发射扫描电镜及X射线衍射仪进行了测量.研究表明:随着生长温度的降低,在X射线衍射图谱中氧化锌(101)峰取代了(002)峰成为了主峰.这可能是由于温度过低使得甲醇未完全分解,而甲醇分子抑制了氧化锌沿c轴极性过快的生长所致.室温光致发光光谱结果表明在较高生长温度下获得的样品具有良好的光学性质,发光强度随着温度的降低而降低.     

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;.     

衬底温度对直流磁控溅射法制备掺锆氧化锌透明导电薄膜性能的影响

利用直流磁控溅射法在石英衬底上制备出了高透明导电的掺锆氧化锌(ZnO:Zr)薄膜.研究了衬底温度对ZnO:Zr薄膜结构、形貌及光电性能的影响.XRD表明实验中制备的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.实验所制备ZnO:Zr薄膜的晶化程度和导电性能对衬底温度有很强的依赖性.当衬底温度为300 ℃时, ZnO:Zr薄膜具有最小电阻率7.58×10-4 Ω·cm,其可见光平均透过率超过了91;.