AZO透明导电薄膜的特性、制备与应用

综述了ＡＺＯ透明导电薄膜的结构特点、冶金学,电学和光学的特性,薄膜研究,应用和开发现状,认为ＡＸＯ薄膜具有较好的开发前景。     

AZO透明导电薄膜的制备

采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备了ZnO:Al(AZO)透明导电薄膜,并借助XRD、SEM等表征方法,研究了溅射功率和衬底温度对薄膜结构、表面形貌及光电特性的影响。结果表明,制备薄膜的最佳溅射功率和衬底温度分别为180 W、200℃,在此条件下制备的AZO薄膜具有明显的c轴(002)择优取向,其最低方块电阻为18/□,在可见光范围内的平均透光率超过91%,且透明导电性能优于目前平板显示器的要求,有望取代现在市场上的主流氧化铟锡(ITO)薄膜。     

AZO透明导电薄膜的结构与光电性能

采用射频溅射工艺制备了Zn1-xAlxO透明导电薄膜。通过XRD、UV透射和电学性能测试等分析手段,研究了Al浓度对薄膜的组织结构和光电性能的影响规律。结果表明:薄膜具有c轴择优取向,随着Al浓度的增加,(002)衍射峰向高角度移动,峰强度逐渐减弱,x(Al)为15%掺杂极限浓度。x(Al)为2%时,薄膜电阻率是3.4×10–4Ω.cm。随着掺杂量x(Al)从0增加到20%,薄膜的禁带宽度从3.34 eV增加到4.0 eV。     

薄膜厚度对直流溅射制备AZO薄膜的特性影响

采用直流磁控溅射法,当衬底温度为室温时,在普通玻璃衬底上制备出了低电阻率、高透过率的ZnO:Al透明导电薄膜.研究了薄膜厚度对薄膜结构以及光电特性影响.当薄膜厚度为930 nm,薄膜的光电特性最好,电阻率为4.65×10~(-4)Ω·cm,可见光范围内的平均透过率为85.8%,禁带宽度约为3.51 eV.     

掺铝ZnO透明导电薄膜的制备及光电性能研究

采用RF磁控溅射法制备了掺铝ZnO(AZO)透明导电薄膜,用X射线衍射仪、分光光度计和四探针仪等,研究了沉积温度对薄膜晶体结构和光电性能的影响。结果表明,AZO薄膜为六方纤锌矿结构的多晶膜,具有(002)择优取向。沉积温度对薄膜的择优取向程度、晶粒尺寸、透射率和导电性能等具有明显的影响。当沉积温度为400℃时,AZO薄膜最大晶粒尺寸为37.21nm、可见光范围平均透射率为85.5%、优良指数为1.30×10-2?-1。     

磁控溅射AZO透明导电薄膜及其光电性能的研究

采用磁控溅射法在石英玻璃衬底上制备AZO薄膜。利用X射线衍射仪、原子力显微镜、四探针测试仪和透射光谱仪等手段研究了衬底温度对AZO薄膜结构、形貌、光电性能的影响。结果表明,所有的AZO薄膜均为纤锌矿结构且具有较好的c轴取向。薄膜表面平整,晶粒约为55.56 nm。随着衬底温度升高,薄膜电阻率先降低而后升高,当衬底温度为350℃时,电阻率最小,约为1.41×10–3?·cm,而且该薄膜具有较好的透光率,约为84%。     

RF磁控溅射制备AZO透明导电薄膜及其性能

室温下采用RF磁控溅射技术在石英衬底E制备了多晶ZnO:Al(AZO)透明导电薄膜,通过XRD,AFM,AES,Hall效应及透射光谱等测试研究了RF溅射功率、氩气压强对薄膜的结构、电学和光学性能的影响.分析表明:在最优条件下(溅射功率为250W,氩气压强为1.2Pa时),180nm AZO薄膜的电阻率为2.68×10-3 Ω·cm,可见光区平均透射率为90%,适合作为发光二极管和太阳能电池的透明电极.所制备的AZO薄膜具有c轴择优取向,晶粒问界中的O原子吸附是限制薄膜电学性能的主要因素.     

RF磁控溅射制备AZO透明导电薄膜及其性能

室温下采用RF磁控溅射技术在石英衬底上制备了多晶ZnO: Al (AZO）透明导电薄膜,通过XRD,AFM,AES,Hall效应及透射光谱等测试研究了RF溅射功率、氩气压强对薄膜的结构、电学和光学性能的影响. 分析表明:在最优条件下（溅射功率为250W,氩气压强为1.2Pa时）, 180nm AZO薄膜的电阻率为2.68E-3 Ω· cm,可见光区平均透射率为90%,适合作为发光二极管和太阳能电池的透明电极. 所制备的AZO薄膜具有c轴择优取向,晶粒间界中的O原子吸附是限制薄膜电学性能的主要因素.     

ITO透明导电薄膜的制备及光电特性研究

以氯化铟和氯化锡为前驱物,采用溶胶 凝胶法在玻璃基片上制备了ITO薄膜。研究了掺锡浓度、热处理温度和热处理时间等工艺条件对ITO薄膜光电特性的影响。制备的ITO薄膜的方阻为300Ω/□,可见光平均透过率为80%,电阻率为4×10-3Ω·cm,其光电特性已达到了TN LCD透明电极的要求。     

粉末靶磁控溅射制备AZO/Ag/AZO透明导电薄膜的特性

室温下采用射频磁控溅射粉末靶,在玻璃基底上制备了掺铝氧化锌/银/掺铝氧化锌(AZO/Ag/AZO)三层透明导电薄膜.通过优化中间银层厚度,优化了三层透明导电薄膜的光电性能.采用原子力显微镜和X射线衍射仪分别对薄膜的形貌和结构进行检测分析;采用紫外可见分光光度计和霍尔效应仪分别对薄膜的光电性能进行检测分析.结果表明,所制备的三层膜表面平整,颗粒大小错落均称;三层膜呈现多晶结构,AZO层薄膜具有(002)择优取向的六方纤锌矿结构,Ag层薄膜具有(111)择优取向的立方结构;当三层薄膜为AZO (20 nm) /Ag(12 nm) /AZO (20 nm)时,在550 nm处的透光率为88％,方块电阻为4.3Ω/□,电阻率为2.2×10-5 Ω·cm,载流子浓度为2.8×1022/cm3,迁移率为10 cm2/ (V·s),品质因子为3.5×10-2 Ω-1.     

溶胶-凝胶方法制备AZO薄膜及其光电性能研究

采用溶胶-凝胶方法制备了AZO半导体透明导电薄膜,并研究了退火温度对其结构和性能的影响.结果表明:AZO薄膜的晶粒成等轴状,薄膜的电阻率在(2～8)×10-3 Ω·cm之间,平均透射率在80%以上.     

氧化钒薄膜的制备及其光电特性研究

采用一种新工艺在Si和Si3 N4衬底上制备了性能优良的氧化钒薄膜 ,并对其微观结构和光电特性进行了研究。测试结果表明采用新工艺所制备的氧化钒薄膜在相变前后电阻率变化达到 3个数量级 ,红外透过率在相变前后改变达到 6 0 %。     

掺杂浓度对AZO薄膜结构和光电性能的影响

采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)工艺在普通玻璃基片上成功地制备出高c轴择优取向性、高可见光透过率和低电阻率的Al3+掺杂型的ZnO透明导电薄膜,对这种薄膜进行了X-射线衍射和扫描电镜分析,并对其光电性能作了详细的研究。结果表明,制备的薄膜为钎锌矿型结构,呈c轴方向择优生长;其可见光透过率可达85%以上;Al3+掺杂型的ZnO透明导电薄膜的电阻率在1.5×10-2~8.2×10-2Ω.cm。     

宽带隙ZnMgO的电学特性及其透明薄膜场效应晶体管

首次提出了用六方相晶体结构的宽带隙ZnMgO作为薄膜场效应晶体管（TFT）的沟道层，用立方相ZnMgO纳米晶体薄膜作为栅绝缘层，在实验中用透明的ITO导电玻璃作为衬底，通过连续沉积六方和立方相结构的纳米ZnMgO晶体薄膜，并通过光刻、电极工艺等，研制了透明的ZnO基TFT, TFT的电流开关比达到1E4，场效应迁移率为0.6cm2/(V·s).在偏压2.5MV/cm下漏电流为1E-8A.     

(Al,Zr)共掺杂ZnO透明导电薄膜的结构以及光电性能研究

用射频磁控溅射法在玻璃衬底上氩气气氛中制备出(Al,Zr)共掺杂的ZnO透明导电薄膜,研究了不同Zr掺杂浓度和薄膜厚度ZnO薄膜的结构、电学和光学特性。结果表明,在最佳沉积条件下我们制备出了具有(002)单一择优取向的多晶六角纤锌矿结构,电阻率为2.2×10-2Ω.cm,且可见光段(320～800nm)平均透过率达到85%的ZnO透明导电薄膜。在150℃的条件下对(Al,Zr)共掺杂的ZnO薄膜进行1h的退火处理,薄膜电阻率降低至8.4×10-3Ω.cm。Zr杂质的掺入改善了薄膜的可见光透光性。     

ZnO:Al(ZAO)透明导电薄膜的制备及其特性

笔者采用射频磁控溅射工艺、以氧化锌铝陶瓷靶为靶材制备透明导电ZAO薄膜,系统研究了各工艺参数,如氧流量、工作气压、温度、射频功率和退火条件等对其结构和光电特性的影响。实验结果表明:在纯氩气中且衬底温度为300℃时制备的ZAO薄膜经热处理后电阻率降至8.7104 W·cm,可见光透过率在85%以上。X射线衍射谱表明ZAO晶粒具有六角纤锌矿结构且呈c轴择优取向,晶粒垂直于衬底方向柱状生长。     

LSCO薄膜的制备及光学性能研究

采用化学溶液沉积法在Pt/TiO2/SiO2/Si衬底上制备LaxSr1-xCoO3(简称LSCO)导电薄膜,对不同的La/Sr比以及掺入Ni的情况下LSCO导电薄膜的红外光学性质进行了比较研究.结果表明:LSCO薄膜的红外吸收与La/Sr的化学计量比值有关,当La/Sr为1∶1时,LSCO薄膜的红外吸收最强;在LSCO薄膜中掺入一定量的Ni后,其红外光吸收将会增强,这说明掺Ni有利于提高基于LSCO薄膜电极的铁电探测器的红外吸收能力.