热处理工艺对室温制备ZnO:Al薄膜结构与光电性能的影响

采用室温溅射加后续退火工艺制备了ZnO∶ Al透明导电薄膜.研究了热处理工艺对薄膜微观结构和光电性能的影响.研究表明:退火有助于减小Al~(3+)对Zn~(2+)的取代造成的晶格畸变,消除应力,促进晶粒长大,有效提高电子浓度和迁移率,降低电阻率;当溅射功率为80 W、退火温度为320 ℃时,薄膜的电阻率可低至8.6×10~(-4) Ω·cm;退火气氛对薄膜的导电性能有较大影响,真空退火可使吸附氧脱附,大大降低薄膜的方块电阻.而退火温度和退火气氛均对ZnO∶ Al薄膜的透光率没有明显影响,薄膜的透光率在86;以上.     

溶胶-凝胶法制备高Mg含量Zn1-x MgxO薄膜

采用溶胶-凝胶法在石英玻璃基板上制备了ZB1-xMgxO薄膜,研究退火温度对高Mg含量Zn0.5Mg0.5O薄膜的相组成、相偏析及紫外-可见透过光谱中吸收边移动的影响,当退火温度≤500℃时,Zn0.5Mg0.5O薄膜未发生相偏析现象,且400℃退火处理制备的Zn0.5Mg0.5O薄膜的紫外-可见透过光谱中吸收边蓝移最大.因此,对于高Mg含量Zn0.5Mg0.5O薄膜,退火温度是影响Mg2+在ZnO中固溶度的关键因素,且400℃是其理想的退火温度.在此条件下研究了不同Mg含量对Zn1-xMgO(x=0～0.8)薄膜带隙调节的影响,随着Mg含量的增加,其紫外-可见透过光谱中紫外光区吸收边呈现规律性蓝移,光学带隙值Eg从纯ZnO的3.3 eV调节至4.2 eV.     

溶胶浓度对Ag/Mgo.2Zn0.8O/ITO阻变异质结性能的影响研究

采用溶胶-凝胶法制备了Ag/Mg0.2Zn0.8O/ITO异质结,研究了溶胶浓度对Mg0.2Zn0.8O薄膜生长行为、阻变性能和疲劳特性等的影响.研究表明:Mg0.2Zn0.8O为多晶薄膜,平整致密,且随溶胶浓度的增加结晶度逐步增强,但溶胶浓度过大会导致裂纹产生.阻变行为表明,随着溶胶浓度的增加,Vsct电压逐渐升高,高阻态的阻值(RHRS)逐渐下降,低阻态的阻值(RLRS)无明显变化,RHRs/ RLRS和无疲劳循环次数逐渐降低.不同溶胶浓度所制备Ag/Mg0.2Zn0.8O/ITO异质结遵循相同的导电机制,但低压区域遵循欧姆传导机制的范围有所不同,浓度为0.3 mol/L的薄膜具有较好的综合性能,其Vset低至1.2V、无疲劳循环次数达到230次、RHRs/ RLRS大于10.     

Mg掺杂量和退火温度对Mg_xZn_(1-x)O∶Al紫外透明导电薄膜结构与性能的影响

以自制MgxZn1-xO∶Al陶瓷为靶材,采用磁控溅射工艺在石英玻璃衬底上制备了MgxZn1-xO∶Al紫外透明导电薄膜,研究了Mg掺杂量和退火温度对MgxZn1-xO∶Al薄膜结构和光电性能的影响。X射线衍射表明,在x≤0.4的范围内,MgxZn1-xO∶Al薄膜为六角纤锌矿结构,当x≥0.6时,MgxZn1-xO∶Al薄膜为立方结构。当x≤0.4时,随着x值的增加,薄膜的电阻率有所增加,但其光学吸收边产生明显的蓝移,禁带宽度显著增大,透射光谱扩展到紫外区域。退火对薄膜电阻率影响显著,随着退火温度的增加,样品的电阻率先大幅度降低,后有略微的回升,600℃时电阻率最低,且吸收边较未退火时有一定的蓝移。     

溅射功率对直流磁控溅射法沉积TGZO薄膜性能的影响

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钛镓共掺杂氧化锌(TGZO)透明导电薄膜.研究了溅射功率对TGZO薄膜结构、形貌和光电性能的影响.研究结果表明:溅射功率对TGZO薄膜的结构和电阻率有重要影响.X射线衍射分析表明,TGZO 薄膜为六角纤锌矿结构的多晶薄膜,且具有c轴择优取向.在溅射功率为120 W时,实验获得的TGZO薄膜的方块电阻为2.71 Ω/□,此时电阻率具有最小值2.18×10-4 Ω·cm.实验制备的TGZO 薄膜在可见光区范围内平均透过率达到了90;以上.     

反应磁控溅射制备AZO薄膜相结构的演化及机理研究

在室温下,利用直流反应磁控溅射技术在不同的氧气流量下沉积ZnO∶ Al (AZO)薄膜.采用XRD、SEM和TEM技术分析薄膜相成分、表面截面形貌及微观结构.结果表明:氧气流量为2.5 sccm时,沉积形成的薄膜为不透明具有金属导电性能的AZO/Zn( AZO)双层复合膜结构;氧气流量为3.5 sccm时,沉积形成了透明导电的AZO薄膜;氧气流量为5.0 sccm时,形成了透明不导电且含有纳米Al2O3颗粒的AZO薄膜;此外,AZO薄膜在400℃退火后,薄膜晶粒长大和(002)晶面方向择优生长更加明显以及高氧气流量沉积的AZO薄膜中的纳米Al2O3颗粒消失.     

溅射气压对直流电源磁控溅射制备掺铝氧化锌薄膜性能的影响

以ZnO∶Al2O3(2wt%)陶瓷为溅射靶材,采用直流磁控溅射的方法,在普通玻璃衬底上制备ZnO∶Al(AZO)薄膜,研究了溅射气压对AZO薄膜的结构特性、表面形貌及其光电性的影响。XRD和SEM测试表明所有样品均为多晶六角纤锌矿结构,薄膜呈(002)晶面择优生长。用体积百分比为0.5%稀盐酸对制备的AZO薄膜进行腐蚀制绒,腐蚀后其表面形貌随溅射气压的不同而改变。在适当溅射气压下(～1.5m Torr)制备的薄膜,通过溅射后腐蚀工艺,可获得表面形貌具有特征陷光结构的AZO薄膜,其表面呈现"弹坑"状,薄膜的绒度随表面形貌的不同而变化。同时通过优化制备工艺,所有溅射气压下制备的AZO薄膜在可见光及近红外范围的平均透过率大于80%,电阻率低于8.5×10-4Ω·cm,可以满足硅基薄膜太阳电池对透明前电极光电性能的要求。     

直流磁控溅射法制备铝铬共掺杂氧化锌薄膜及其结构和光电性能的研究

利用直流磁控溅射法在玻璃衬底上制备了铝铬共掺杂氧化锌(ZACO)透明导电薄膜.通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等表征方法对薄膜特性进行测试分析,研究了溅射压强和溅射功率对薄膜生长速率以及光电特性的影响.结果表明,随着溅射气压(1.5～4.5 Pa)的增大,薄膜沿c轴方向的结晶质量提高,薄膜表面更加致密,晶粒大小更加均匀.薄膜生长率随压强的增大而减小,但电阻率先减小后增大.当溅射功率由80 W增大到100 W时,薄膜的生长速率增大,电阻率减小.溅射压强为3.5 Pa,溅射功率为100 W时,薄膜的电阻率达到最小值2.574×10-3 Ω·cm.紫外-可见透射光谱表明,所有薄膜在可见光区的透过率均超过89.9;.     

反应溅射法制备AZO薄膜的结构和透明导电性能

不同于常用的金属或氧化物靶材,本研究以表面粘贴Al片的Zn/ZnO混合物(Al@Zn/ZnO)为靶材,在衬底温度(Ts)为150℃和300℃,溅射气氛为Ar+O2和Ar+H2下反应溅射制备Al掺杂ZnO(AZO)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Ts以及O2和H2流量对薄膜结构及透明导电性能的影响.结果发现,随O2流量增加,两种Ts下制备的AZO薄膜保持(002)择优取向,薄膜中压应力呈下降的趋势,而薄膜结晶度趋向于先增加后略有下降.薄膜的导电性能随O2流量增加呈逐渐增强的趋势.当O2流量高于一定值时,薄膜可以获得较高的可见光透过率,因此达到较高的品质因子.当Ts从150℃ 增加到300℃,薄膜的压应力降低,结晶度提高,但导电性未见明显提高.另外,薄膜禁带宽度主要由薄膜中压应力决定.与Ar+O2下制备的AZO薄膜相比,Ar+H2气氛下制备的薄膜基本上为非晶态,其导电性能差,而可见光透过率较高、禁带宽度较大.     

溅射功率对ZnO∶Si透明导电薄膜性能的影响

采用直流磁控溅射法在室温玻璃基片上制备出了掺硅氧化锌(ZnO∶ Si)透明导电薄膜.研究了溅射功率对ZnO∶ Si薄膜结构、形貌、光学及电学性能的影响.结果表明,溅射功率对ZnO∶ Si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∶Si薄膜为六方纤锌矿结构的多晶薄膜,且具有垂直于基片方向的c轴择优取向.当溅射功率从45 W增加到105 W时,薄膜的晶化程度提高、晶粒尺寸增大,薄膜的电阻率减小;当溅射功率为105 W时,薄膜的电阻率达到最小值3.83×10-4 Ω·cm,其可见光透过率为94.41;.实验制备的ZnO∶ Si薄膜可以用作薄膜太阳能电池和液晶显示器的透明电极.     

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.     

Cu过量对Cu1+x Al1-x O2(0≤x≤0.04)薄膜结构与光电性能的影响

以单相多晶Cu1+x Al1-x O2陶瓷做靶材,采用射频磁控溅射方法在石英衬底上沉积了Cu过量的Cu1+x Al1-x O2(0≤x≤0.04)薄膜.通过X射线衍射(XRD)、紫外吸收光谱以及电导率的测试,表征了不同含Cu量Cu1+x Al1-x O2薄膜的结构与光电性能.结果表明,沉积态薄膜经退火处理后,由非晶转变为具有铜铁矿结构的纯相Cu1+x Al1-x O2;退火态薄膜在可见光区域的平均透过率约为55;,平均可见光透过率不受Cu含量的影响;退火态薄膜样品的室温电导率随Cu含量的增加而增大,Cu1.04 Al0.96 O2的室温电导率最高,为1.22×10-2 S/cm;在近室温区(200～300 K),退火态薄膜均很好地符合Arrhenius热激活模式.     

热处理和掺铝量对溶胶-凝胶法制备AZO薄膜光电性能的影响

以(CH3COO)2Zn·2H2O和AlCl3·6H2O为前驱物,以普通玻璃为基底利用溶胶-凝胶旋转涂膜法制备AZO薄膜.采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外-可见分光光度计、四探针电阻测试仪等对AZO薄膜的物相组分、表面形貌、透射率和方块电阻进行测量与表征,并研究了热处理温度和掺铝量对AZO薄膜的结构和光电性能的影响.结果表明:AZO薄膜的结构和光电性能与不同的热处理温度和掺铝量有关,实验得到了最佳的工艺条件为热处理温度为500℃,热处理时间为60 min,掺Al溶度为1mol;,镀膜层数为8层.     

射频磁控溅射低温制备ITO薄膜

利用射频磁控溅射法低温制备铟锡氧化物薄膜,主要研究了氧氩流量比、溅射功率、溅射压强、沉积温度和靶基距等工艺参数对ITO薄膜结构和光电性能的影响.在优化的沉积条件即氧氩流量比0.1/25、溅射功率210W、溅射压强0.2 Pa、靶基距2.0 cm和衬底为100℃的低温下制备的ITO薄膜电阻率为7.3×10-4Ω·cm、可见光范围内平均透光率为89.4;.在氩气气氛中200℃低温退火60 min后,ITO薄膜的电阻率降为3.8 ×10-4Ω·cm,透光率不变.     

直流磁控溅射陶瓷靶制备ITO薄膜及性能研究

以10%质量分数SnO2和90%质量分数In2O3烧结成的ITO氧化物陶瓷为靶材,采用直流磁控反应溅射法在玻璃基片上制备ITO透明导电薄膜,研究了基片温度和氧分压条件对ITO薄膜的物相结构和光电性能的影响。实验结果表明:ITO薄膜的方块电阻随衬底温度的升高而下降,而可见光透过率增大;ITO薄膜可见光透过率和方块电阻随氧分压的增加而增大。     

溅射气压对硼掺杂ZnO薄膜光电特性的影响

采用脉冲磁控溅射系统在玻璃衬底上制备了ZnO∶B薄膜,利用霍尔测试仪和紫外-可见光-近红外分光光度计及逐点无约束最优化法,研究了溅射气压(0.1 ～3 Pa)对ZnO薄膜的光学和电学特性的影响.结果表明:ZnO∶B薄膜在可见光区域内的平均透光率高于80;,近红外波段的透过率及薄膜的电阻率与溅射气压成正比;折射率n随溅射气压降低呈下降趋势,其值介于1.92 ～2.09之间;在较低的溅射气压下(PAr=0.1 Pa)获得的薄膜电阻率最小(3.7×10-3Ω·cm),且对应着小的光学带隙(Eg=3.463 eV).     

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.     

溅射功率对脉冲磁控溅射沉积Cu2O薄膜结构和光学性能的影响

利用脉冲磁控溅射制备技术,采用单质金属铜靶作为溅射靶,在氧气(O2)和氩气(Ar)的混合气氛下,在石英玻璃衬底上制备了Cu2O薄膜.研究了溅射功率对脉冲反应磁控溅射沉积法在室温下对生长Cu2O薄膜结构、表面形貌及光学性能的影响.结果表明,在O2、Ar流量比(O2/Ar)为30∶80的气氛条件下,在60～90 W的溅射功率范围内可获得＜ 111＞取向的Cu2O薄膜;薄膜的表面粗糙度的均方根值随溅射功率的增加而增大;薄膜的光谱吸收范围为300 ～670 nm,不同溅射功率下制备的薄膜均在430 nm附近出现明显的带边吸收,其光学带隙(Eg)在2.15～2.53 eV之间变化.     

溅射功率对钛镓共掺杂氧化锌透明导电薄膜光电性能的影响

以ZnO∶Ga2O3∶TiO2(97wt;∶1.5wt;∶1.5wt;)陶瓷靶作为溅射源,采用射频磁控溅射技术在玻璃衬底上制备了钛镓共掺杂氧化锌(TGZO)透明导电薄膜,通过X射线衍射仪、四探针仪和分光光度计测试表征,研究了溅射功率对TGZO薄膜晶体结构、电学性质和光学性能的影响.结果表明:所有TGZO薄膜均为六角纤锌矿结构,并且具有(002)择优取向,溅射功率对薄膜性能具有明显的影响.当溅射功率为200 W时,TGZO薄膜的结晶质量最好、电阻率最低、平均可见光透射率最高,品质因数最大(1.22×10-2 Ω-1),其光电综合性能最佳.另外,通过光谱拟合方法研究了溅射功率对TGZO薄膜折射率和消光系数的影响,并利用Tauc关系式计算了样品的光学能隙.     

溅射功率对铝铬共掺杂氧化锌透明导电薄膜特性的影响(英文)

室温下,利用直流磁控溅射法在玻璃衬底上制备了铝铬共掺杂氧化锌薄膜,研究了溅射功率(55-130 W)对薄膜结构、残余应力、表面形貌及其光电性能的影响。结果表明,ZnO(002)衍射峰的强度随着溅射功率的增大而增强,晶体结构得以改善。晶格常数、压应力和电阻率均随着溅射功率的增大而减小。当溅射功率为130 W时,制备的ZnO∶Al,Cr薄膜的最低电阻率可达1.09×10-3Ω.cm。功率由55 W增大到130 W时,光学带隙由3.39 eV增大到3.45 eV。紫外-可见透射光谱表明,所有薄膜在可见光范围内平均透过率均超过89%。