衬底温度对磁控溅射生长HMGZO薄膜特性的影响

为适应高效Si基薄膜太阳电池对宽光谱透明导电 薄膜的需求,采用磁控溅射技术 生长了不同衬 底温度氢化作用下Ga和Mg共掺杂ZnO(HMGZO)透明导电氧化物(TCO)薄膜。研究了不同衬底温 度(200～280 ℃)对HMGZO薄膜 结晶特性及光电特性的影响。实验结果表明,制备的HMGZO薄膜均为具有六角纤锌矿结构的 多晶薄膜,呈 现(002)晶面择优生长。随着衬底温度的升高,薄膜中Mg含量逐渐增加,并且薄膜表面新型 锥状结构趋于 致密和均匀化。在各元素含量和结晶质量的共同影响下,其电阻率随着温度的升高从6．70×10－4 Ω·cm增加至7．63×10－4 Ω·cm。所有薄膜在可 见光区域(380～800 nm)的透过率均在80%以上,由于载流子共振吸收的作用,近红外区域的 透过率有所下降。MgO扩展带隙的作用和 Burstein-Moss(BM)效应的影响共同促进了薄膜光学带隙E_g展 宽,使得E_g达到了3.75 eV。当衬底温度为280 ℃ 时,薄膜方块电阻为4.91 Ω/sq,电阻率为7.63×10－4 Ω·cm,光电性能指数ΦTC值达0.022 Ω－1。