室温下射频磁控溅射制备ZnO∶Al透明导电薄膜及其性能研究

采用射频磁控溅射技术,在室温下,以ZnO∶Al203(2％Al2O3(质量比))为靶材,在石英玻璃基底上,采用不同工艺条件制备了ZnO∶Al(AzO)薄膜.使用扫描电子显微镜观察了薄膜的表面形貌,X射线衍射分析了薄膜的结构,四探针测量仪得到薄膜的表面电阻,轮廓仪测量了薄膜厚度,并计算了电阻率,最后采用分光光度计测量了薄膜的透过率;研究了溅射功率、溅射气压与薄膜厚度对薄膜电阻率及透过率的影响.结果表明:所制备的AZO薄膜具有(002)择优取向,并且发现薄膜厚度对薄膜的光电性能有明显影响,溅射气压和溅射功率对薄膜电学性能有较大影响,但是对薄膜透过率影响不大.当功率为1kW、溅射气压0.052 Pa、AZO薄膜厚度为250nm时,其电阻率为8.38×10-4Ω·cm,波长在550 nm处透过率为89％,接近基底的本底透过率92％.当薄膜厚度为1125 nm时薄膜的电阻率降至最低(6.16×10-4 Ω·cm).     

Al-Sn共掺杂ZnO薄膜的结构与光电性能研究

采用射频磁控共溅射法在玻璃衬底上制备出了Al与Sn共掺杂的ZnO(ATZO)薄膜.在固定ZnO∶Al(AZO)靶溅射功率不变的条件下,研究了Sn靶溅射功率对ATZO薄膜的结晶质量、表面形貌、电学和光学性能的影响.结果表明,制备的ATZO薄膜是六角纤锌矿结构的多晶薄膜,具有c轴择优取向,而且表面致密均匀.当Sn溅射功率为5W时,330 nm厚度的ATZO薄膜的电阻率最小为1.49×10-3 Ω·cm,比AZO薄膜下降了22％.ATZO薄膜在400～900 nm波段的平均透过率为88.92％,禁带宽度约为3.62 eV.     

氧化锌掺钇透明导电薄膜的制备及光电特性研究

采用射频磁控溅射法,室温下在玻璃衬底上制备出了具有良好附着性、低电阻率和高透过率的新型透明导电薄膜YZO(ZnO掺杂Y2O3简称YZO)。在薄膜厚度为600nm的情况下,研究了薄膜电学特性随溅射功率和溅射气压的变化情况。X射线衍射谱表明YZO薄膜是多晶膜,具有ZnO的六角纤锌矿结构,最佳取向为(002)方向。最佳溅射条件下制备的薄膜电阻率为8.71×10-4Ω.cm,在可见光范围内平均透过率达到92.3%,禁带宽度为3.57eV。     

PET纤维基AZO透明导电薄膜溅射工艺参数的优化

室温下,结合正交实验表,用射频磁控溅射在涤纶(PET)非织造布基材上生长AZO(Al2O3:ZnO)纳米结构薄膜.采用四探针测量仪测试AZO薄膜的方块电阻,用原子力显微镜(AFM)分析薄膜微结构;通过正交分析法对实验L9(33)AZO薄膜的性能指标进行分析.实验结果表明:溅射厚度对AZO薄膜导电性能起主导作用,其次为氩气压强和溅射功率;同时,得出制备AZO薄膜的最佳工艺为:溅射功率150W、厚度100m和气压0.2Pa,该参数下样品的方块电阻为1.633×103Ω,AZO纳米颗粒的平均直径约为69.4nm.     

磁控溅射中工艺参数对ZnO:Al薄膜性能的影响

利用射频磁控溅射法,采用氧化锌铝(98%ZnO+2%Al2O3)为靶材,在普通载玻片上制备了ZAO(ZnO∶Al)薄膜,研究了溅射功率及溅射气压对薄膜晶体结构、电学和光学性能的影响.采用X射线衍射仪、场扫描电镜对薄膜的结构及表面形貌进行了分析,采用分光光度计和电阻率测试仪对薄膜的光电学性能进行了测试.结果表明,当溅射功率为120W、衬底温度为300℃、工作气压为0.5Pa时制得的薄膜具有良好的光电学性能,可见光平均透过率为88.21%,电阻率为8.28×10-4Ω·cm.     

磁控溅射制备ITO薄膜光电性能的研究

采用直流磁控溅射方法在玻璃基底上制备了ITO薄膜.分别用分光光度计和四探针仪测试了所制备ITO薄膜在可见光区域内的透过率和电阻率,研究了溅射气压、氧氩流量比和溅射功率三个工艺参数对ITO薄膜光电性能的影响.研究结果表明,制备ITO薄膜的最佳工艺参数为:溅射气压0.6 Pa,氧氩流量比1:40,溅射功率108 W.采用此工艺参数制备的ITO薄膜在可见光区平均透过率为81.18％,薄膜电阻率为8.9197×10-3Ω·cm.     

溅射功率对AZO／Cu／AZO多层薄膜结构与光电性能的影响

在玻璃衬底上利用磁控溅射法制备AZO／Cu／AZO多层薄膜,研究了溅射功率对AZO薄膜的微观结构和光电性能的影响。采用X射线衍射（XRD）仪、扫描电子显微镜（SEM）、紫外可见光谱仪（UVVis）等方法,对AZO薄膜的形貌结构、光电学性能进行了测试。结果表明：不同溅射功率下沉积的AZO薄膜均呈C轴择优取向,溅射功率对AZO／cu／AZO多层薄膜结构与光电性能有一定的影响。在溅射功率为120W、衬底温度为2500C、溅射气压为0．5Pa时薄膜的光透过率为75％,最低电阻率为2．2×10-4Ω·cm、结晶质量、表面形貌等得到明显改善。     

溅射氩气压对射频磁控溅射制备ZnO∶Al薄膜性能的影响

采用磁控溅射方法在玻璃衬底上使用掺杂3%(质量分数)Al2O3的ZnO陶瓷靶材制备出了掺铝氧化锌(ZnO∶Al,AZO)透明导电薄膜。分别用XRD、SEM、四探针测试仪、紫外-可见分光光度计对薄膜的性能进行了表征和分析。研究了溅射过程中不同氩气压强(0.3~1.2Pa)对薄膜结构、形貌及光电性能的影响。XRD测试结果表明,所制备的薄膜均具有呈c轴择优取向的纤锌矿结构。当氩气压强为0.3Pa时,AZO薄膜的电阻率最低为6.72×10-4Ω·cm。所有样品在可见光波段的平均透过率超过85%。     

工艺参数对离子束溅射ZnO∶Al薄膜结构与性能的影响

以ZnO(掺杂2%Al2O3)陶瓷靶作为靶材,采用离子束溅射技术在BK7玻璃基底上制备AZO透明导电薄膜。研究不同工艺参数对ZnO∶Al(AZO)薄膜结构与光电性能的影响。结果表明,不同等离子体能量下制备的AZO薄膜均出现ZnO(002)特征衍射峰,具有纤锌矿结构且c轴择优取向;AZO薄膜的结晶质量和性能对基底温度有较强的依赖性,只有在适当的基底温度下,可改善结晶程度且利于颗粒的生长,呈现较低的电阻率;不同厚度的AZO薄膜均出现较强的ZnO(002)特征衍射峰且随着厚度的增加,ZnO(110)峰强度不断加强,相应晶粒尺寸变大,但缺陷也随之增多;同时得出利用离子束溅射方法制备AZO薄膜的最佳工艺为:等离子体能量为1.3 keV、基底温度200℃和沉积厚度为420 nm,该参数下制备的薄膜结晶程度较高、生长的颗粒较大,相应薄膜的电阻率较低且薄膜透射率在可见光区均达到80%以上。     

溅射气压对直流磁控溅射ZnO:Al薄膜的影响(英文)

采用直流磁控溅射法在玻璃基片上沉积ZnO:Al(AZO)薄膜,溅射气压为0.2～2.2 Pa.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、四探针和紫外–可见分光光度计对AZO薄膜的相结构、微观形貌和电光学性质进行了表征.结果表明:薄膜的沉积速率随着溅射气压的增大而减小,变化曲线符合Keller-Simmons模型;薄膜均为六角纤锌矿结构,但择优取向随着溅射气压发生改变;溅射气压对薄膜的表面形貌有显著影响;当溅射气压为1.4 Pa时,薄膜有最低的电阻率(8.4×104 Ω·cm),高的透过率和最高的品质因子Q.     

氢化及沉积温度对掺铝ZnO透明导电薄膜性能影响

采用射频磁控溅射方法在玻璃衬底上制备了掺铝ZnO透明导电薄膜(AZO)。为了降低AZO薄膜的电阻率, 采用在溅射气氛中通入一定比例H₂的方法对AZO薄膜进行氢化处理, 并研究了溅射气氛中H₂含量及衬底温度对AZO薄膜氢化效果的影响。结果表明: 在低温条件下, 氢化处理能有效降低AZO薄膜的电阻率; 在衬底温度为100℃的低温条件下, 通过调节溅射气氛中H₂的比例, 制备了电阻率为6.0×10^-4 Ω·cm的高质量氢化AZO薄膜, 该电阻值低于同等条件下未氢化AZO薄膜电阻值的1/3; 但随着衬底温度的升高, 氢化处理对薄膜电学性能的改善效果逐渐减弱。     

湿法刻蚀对ZnO∶Al透明导电薄膜结构与性能的影响

室温下通过直流磁控溅射Al2O3掺杂3％(质量分数)的ZnO靶材制备了厚度约1μm、结晶度高、表面平整光滑的ZnO∶Al透明导电薄膜.研究盐酸、王水和草酸溶液对ZnO∶Al薄膜的湿化学刻蚀行为,分析刻蚀对薄膜微观结构、光刻图案、电学和光学性能的影响.结果表明,刻蚀对薄膜的结晶取向性无影响;经盐酸、王水和草酸刻蚀后薄膜的电阻率略有增大,从7.4mΩ·cm分别增大到8.7mnΩ· cm、8.8mQ·cm和8.6mΩ·cm;透光率略有下降,从80％分别下降到76％、77％和78％.0.5％的盐酸刻蚀可以获得结构良好的陷光结构.薄膜在盐酸中刻蚀速率快,易产生浮胶;在草酸中刻蚀图案清晰,但存在残留;在王水中刻蚀图案清晰且无残留.     

柔性PET衬底上低温制备TZO透明导电薄膜

利用直流磁控溅射法,在室温水冷柔性PET衬底上成功制备出了掺钛氧化锌透明导电薄膜(TZO)。通过X射线衍射和扫描电镜等表征方法对薄膜结构和特性进行测试分析,研究了靶与衬底之间的距离(靶基距)对TZO薄膜表面形貌、结构、力学、电学和光学性能的影响。结果表明,实验制备的柔性TZO透明导电薄膜为具有c轴择优取向的六角纤锌矿结构的多晶薄膜;靶基距对PET衬底上的柔性TZO薄膜的性能有较大的影响。随着靶基距从42 mm增大到70 mm,薄膜的生长速率由22.46 nm/min降低到6.92 nm/min;薄膜的电阻率先由55.99×10-4Ω.cm快速减小到5.34×10-4Ω.cm后略有增大并趋稳,5.34×10-4Ω.cm为最小电阻率,其靶基距为52 mm;70 mm靶基距时样品薄膜应力最小,为0.4914 GPa;所有样品的可见光区平均透过率都高于90.97%。     

Effect of Cu layer thickness on the structural, optical and electrical properties of AZO/Cu/AZO tri-layer films

Highly conducting AZO/Cu/AZO tri-layer films were successfully deposited on glass substrates by RF magnetron sputtering of Al-doped ZnO (AZO) and ion-beam sputtering of Cu at room temperature. The microstructures of the AZO/Cu/AZO multilayer films were studied using X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) and atomic force microscope (AFM). X-Ray diffraction measurements indicate that the AZO layers in the tri-layer films are polycrystalline with the ZnO hexagonal structure and have a preferred orientation with the c-axis perpendicular to the substrates. With the increase of Cu thickness, the crystallinity of AZO and Cu layers is simultaneously improved. When the Cu thickness increases from 3 to 13 nm, the resistivity decreases initially and then varies little, and the average transmittance shows a first increase and then decreases. The maximum figure of merit achieved is 1.94 × 10⁻² Ω⁻¹ for a Cu thickness of 8 nm with a resistivity of 7.92 × 10⁻⁵ Ω cm and an average transmittance of 84%.     

Ga-Ti共掺杂ZnO透明导电薄膜的微观结构和光电性能研究

采用磁控溅射方法在玻璃基片上制备了Ga-Ti共掺杂ZnO(GTZO)透明导电薄膜,通过XRD、四探针仪和分光光度计测试,研究了氩气压强对GTZO薄膜光电性能和晶体结构的影响。结果表明:所有GTZO薄膜均为(002)择优取向的六角纤锌矿结构,其光电性能和晶体结构与氩气压强密切相关。当氩气压强为0.4Pa时,GTZO薄膜具有最大的晶粒尺寸(85.7nm)、最小的压应力(-0.231GPa)、最高的可见光区平均透射率(86.1%)、最低的电阻率(1.56×10-3Ω·cm)和最大的品质因子(4.28×105Ω-1·cm-1),其光电综合性能最佳。另外,采用光学表征方法计算了薄膜的光学能隙和折射率,并利用有效单振子理论对折射率的色散性质进行了分析,获得了GTZO薄膜的色散参数。     

Study of optoelectronics and microstructures on the AZO/nano-layer metals/AZO sandwich structures

In this study, growth nano-layer metals (Al, Cu, Ag) and Al-doped ZnO (AZO) thin films are deposited on glass substrates as the transparent conducting oxides (TCOs) to form AZO/nano-layer metals/AZO sandwich structures. The conductivity properties of thin films are enhanced when the average transmittance over the wavelengths 400–800 nm is maintained at higher than 80 %. A radio frequency magnetron sputtering system is used to deposit the metal layers and AZO thin films of different thickness, to form AZO/Al/AZO (ALA), AZO/Cu/AZO (ACA) and AZO/Ag/AZO (AGA) structures. X-ray diffraction and field emission scanning electron microscopy are used to analyze the crystal orientation and structural characteristic. The optical transmission and resistivity are measured by UV–VIS–NIR spectroscopy and Hall effect measurement system, respectively. The results show that when the Ag thickness is maintained at approximately 9 nm, the TCOs thin film has the lowest resistivity of 8.9 × 10^?5 Ω-cm and the highest average transmittance of 81 % over the wavelengths 400–800 nm. The crystalline Ag nano-crystal structures are observed by high-resolution transmission electron microscopy. In addition, the best figure of merit for the AZO/Ag/AZO tri-layer film is 2.7 × 10^?2 (Ω^?1), which is much larger than that for other structures.     

Structural, optical and electrical properties of AZO/Cu/AZO tri-layer films prepared by radio frequency magnetron sputtering and ion-beam sputtering

Highly conducting tri-layer films consisting of a Cu layer sandwiched between Al-doped ZnO (AZO) layers (AZO/Cu/AZO) were prepared on glass substrates at room temperature by radio frequency (RF) magnetron sputtering of AZO and ion-beam sputtering of Cu. The tri-layer films have superior photoelectric properties compared with the bi-layer films (Cu/AZO, AZO/Cu) and single AZO films. The effect of AZO thickness on the properties of the tri-layer films was discussed. The X-ray diffraction spectra show that all films are polycrystalline consisting of a Cu layer with the cubic structure and two AZO layers with the ZnO hexagonal structure having a preferred orientation of (0 0 2) along the c-axis, and the crystallite size and the surface roughness increase simultaneously with the increase of AZO thickness. When the AZO thickness increases from 20 to 100 nm, the average transmittance increases initially and then decreases. When the fixed Cu thickness is 8 nm and the optimum AZO thickness of 40 nm was found, a resistivity of 7.92 × 10⁻⁵ Ω cm and an average transmittance of 84% in the wavelength range of visible spectrum of tri-layer films have been obtained. The merit figure (F_TC) for revaluing transparent electrodes can reach to 1.94 × 10⁻² Ω⁻¹.     

Ar流量对磁控溅射制备Al掺杂ZnO薄膜的影响

Al掺杂ZnO(AZO)具有电导率高、光学透射率高的优点,且原料来源丰富、制备成本低廉,被认为是最有应用潜力的透明导电薄膜.本文利用射频磁控溅射制备30 cm×30 cm尺寸大面积AZO薄膜,研究了气压恒定时,Ar流量对薄膜晶粒生长机制、电学和光学性能的影响.结果表明,AZO薄膜晶粒均表现出垂直基片方向的c轴择优取向生...     

直流磁控溅射法低温制备GZO:Ti薄膜及其光电性能研究

用直流磁控溅射法在玻璃衬底上成功制备出了钛镓共掺杂氧化锌(GZO:Ti)透明导电薄膜,研究了溅射压强和功率对GZO:Ti薄膜的微观结构和光电性能的影响。研究结果表明,所制备的GZO: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。溅射压强和功率对薄膜的电阻率和微观结构均有显著影响。随功率增大,薄膜电阻率降低,生长率增大。所制备的薄膜的最小电阻率为1.81×10-4Ω·cm,可见光区平均透过率大于84%。