直流磁控溅射功率对溅射生长GZO薄膜光电性能的影响

本文采用直流磁控溅射沉积系统在玻璃基底上沉积镓掺杂氧化锌(GZO)薄膜,将溅射功率从120W调整到240W,步长为30W,研究功率变化对GZO薄膜的晶体结构、表面形貌、光学性能和电学性能的影响。结果表明,溅射功率对GZO薄膜电阻率有显著的影响。溅射功率为210W时薄膜呈现最低电阻率为3.31×10~(-4)Ω·cm,可见光波段平均光学透光率接近84%。随着溅射功率的增加,薄膜表面形貌和生长形态发生较大变化,并直接得到具有一定凸凹不平的微结构,GZO薄膜的致密性先增加后降低。     

直流磁控溅射铝纳米颗粒膜的微结构及电学特性

采用直流磁控溅射法,以高纯铝(99.99%)为靶材,高纯氩气(99.999%)为起辉气体,在经机械抛光的单晶Si衬底上制备铝纳米颗粒薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、光学薄膜测厚仪、扫描电子显微镜(SEM)和四探针测试仪分别测试了铝纳米颗粒薄膜的晶相结构、薄膜厚度、表面形貌及电阻率。XRD衍射图谱表明此薄膜为面心立方的多晶结构,择优取向为Al(111)晶面。随溅射功率由30 W增至300 W,铝纳米颗粒薄膜的沉积速率由3.03 nm/min增加至20.03 nm/min;而随溅射压强由1 Pa增加至3 Pa,沉积速率由2.95 nm/min降低到1.66 nm/min。在溅射功率为150 W,溅射压强为1.0 Pa条件下制备的样品具有良好的晶粒分布。随溅射功率从80 W增大到160 W,样品电阻率由4.0×10-7Ω·m逐渐减小到1.9×10-7Ω·m;而随溅射压强从1 Pa增至3 Pa,样品电阻率由1.9×10-7Ω·m增加到7.1×10-7Ω·m。     

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。     

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.     

ZnO∶Nb透明导电薄膜的制备及光电特性研究

采用直流磁控溅射法在玻璃衬底上沉积铌掺杂氧化锌(NZO)透明导电薄膜。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)以及透射光谱等测试研究了溅射功率对薄膜结构、形貌以及光电性能的影响。实验结果表明NZO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。溅射功率从40W增加到80W时,薄膜的电阻率迅速下降;功率超过80W时,电阻率趋于平稳。在溅射功率为100W时,电阻率具有最小值5.89×10-4Ω.cm,光学带隙具有最大值3.395eV。实验制备的NZO薄膜附着性能良好,在可见光范围内的平均透过率均超过86.6%。     

氩离子轰击和溅射功率对Cu薄膜结构及性能的影响

采用直流磁控溅射法在PI柔性衬底上制备Cu膜.通过接触角测试仪、X射线衍射仪、四探针测试仪等仪器研究了Ar+轰击时间和溅射功率对薄膜接触角、择优取向、晶粒大小及电阻率的影响.测试结果表明:随着Ar+轰击时间的延长,接触角减小,轰击时间为3 min时,接触角达到最小为45.0°,进一步延长Ar+轰击时间反而会导致接触角增大.Ar+轰击时间由1 min增加到3 min时,平均晶粒尺寸由16.6 nm增加到22.9 nm,电阻率从16.2 μΩ·cm降低到10.7 μΩ·cm.溅射功率从3250 W增加到7500 W时,(111)晶面择优取向增强,Cu膜平均晶粒尺寸由15.1nm增加到17.6nm,电阻率从11.6μΩ·cm降低到7.4μΩ·cm.     

Bi／Bi2O3晶格复合热电薄膜的制备及其性能研究

利用射频磁控溅射法在玻璃基片上制备Bi／Bi2O3晶格复合热电薄膜,考察了溅射功率对单层Bi薄膜表面粗糙度和热电性能的影响,结果表明,当溅射功率为22W时,薄膜具有最小的表面粗糙度16.3nm,电导率和功率因子分别为2．9×10^4S／m和5．74μV／k^2m,单层Bi薄膜最佳的工作温度为85～105℃。Bi／Bi2O3晶格复合热电薄膜最佳的溅射层数为5层,其电导率和功率因子分别为9．0×10^4S／m和21．0μN／k^2m,分别比单层Bi薄膜提高了2．1倍和2．65倍。     

直流磁控溅射制备氮化铜薄膜的热稳定性研究

用直流磁控溅射方法,在氮气分压为0．5Pa、不同的基底温度下,于玻璃基底上制备了Cu3N薄膜。当基底温度为100℃及以下时,温度越高薄膜的结晶程度越好。当基底温度在100℃以上时,随着基底温度的升高,薄膜的结晶程度逐渐减弱,200℃时结晶已很弱,300℃时已完全不能形成Cu3N晶体。薄膜的电阻率随基底温度的变化不大,薄膜的沉积速率随基底温度的升高在18～30nm／min之间近似地线性增大,薄膜的显微硬度随基底温度的升高而略有降低。对基底温度为室温和100℃下制备的氮化铜薄膜进行不同温度下的真空退火,研究了它们的热稳定性。XRD测试表明,薄膜在200℃时开始出现分解,350℃时完全分解。比较在基底温度为室温和100℃下制备的样品,发现室温下制备的氮化铜薄膜比100℃下制备的氮化铜薄膜稳定。     

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:Al2O3(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0.052Pa、AZO薄膜厚度为250nm时,其电阻率为8.38×10-4Ω·cm,波长在550nm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(6.16×10-4Ω·cm)。     

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,实验结果表明,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：LSi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45W增加到105W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105W时,薄膜的电阻率达到最小值3．83~104n·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。     

受主掺杂对ZnO片式压敏电阻材料性能的影响

研究了一价受主Li^＋对ZnO片式压敏电阻材料的电性能和晶界电参数的影响。材料中添加适量的Li^＋离子,可提高压敏电阻的非线性系数、改进器件的漏电流特性。当Li^＋离子添加量从0增加至300mol／ppm时,晶界势垒高度φB由0.7eV增加为0.87eV,晶粒中载流子浓度ND由2.2×10^23／m^3下降为8.5×10^22／m^3,ZnO的电阻率ρg由1.02Ω·cm增加为1.98Ω·cm。     

[100]取向Al-Ti共掺杂ZnO薄膜的制备与光电性能研究

采用常压固相烧结法制备了Al-Ti共掺ZnO靶材, 采用射频磁控溅射技术及真空退火工艺, 在普通玻璃衬底上制备了具有[100]取向Al-Ti共掺杂ZnO薄膜(ZATO). 采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对ZATO薄膜的生长机理、显微结构、形貌进行了测试分析, 用四探针测试仪、紫外-可见分光光度计及荧光光谱仪对ZATO薄膜的光电性能进行了测试分析. 结果表明, ZATO薄膜经500℃保温3h退火后, 择优取向由(002)向(100)方向转变; 此时, 衍射谱上还观察到超点阵衍射线条. [100]取向ZATO薄膜的光学带隙从退火前的3.29降至2.86, 平均可见光透过率从90%降至70%, 表现为一般的透过性; 而电阻率则从1.89×10^-2Ω·cm降至1.25×10^-3Ω·cm, 呈现较好的导电性. 薄膜中均出现了380nm附近的带边发射(NBE)峰以及410、564nm的深能级发射峰, 且经500℃保温3h退火后, 这些峰的位置并未改变, 但峰强均明显减弱. 对上述实验机理进行了分析讨论.     

β-FeSi2/Si异质结的伏安特性分析

用磁控溅射方法制备β-FeSi2/Si异质结,在分析其伏安特性的基础上探索其是否适合制备红外探测器,XRD、SEM分析表明,该方法能得到纯净、表面平整的β-FeSi2/Si薄膜;在室温下异质结的I—V特性具有很好的整流特性,整流效率约为Idirect／Ireverse～10^2,分流电阻约为38．4kΩ,零偏压下的电流响应率约为26μA／W。推算结果表明,该异质结的红外探测率约为1．479×10^9cm·√Hz/W,适合用于制备红外探测器。     

直流磁控溅射法制备掺钛氧化锌透明导电薄膜

采用直流磁控溅射法在室温水冷玻璃衬底上制备出高质量的掺钛氧化锌(ZnO:Ti)透明导电薄膜,研究了溅射功率对ZnO:Ti薄膜结构、形貌和光电性能的影响,结果表明,溅射功率对ZnO:Ti薄膜的结构和电阻率有显著影响.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.当溅射功率为130W时,实验制备的ZnO:Ti薄膜的电阻率具有最小值9.67×10~(-5)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.     

Growth of CZTS thin films by sulfurization of sputtered single-layered Cu–Zn–Sn metallic precursors from an alloy target

Cu₂ZnSnS₄ (CZTS) thin films were prepared by sulfurizing single-layered metallic Cu–Zn–Sn precursors which were deposited by DC magnetron sputtering using a Cu–Zn–Sn ternary alloy target. The composition, microstructure and properties of the CZTS thin films prepared under different sputtering pressure and DC power were investigated. The results showed that the sputtering rate of Cu atom increases as the sputtering pressure and DC power increased. The microstructure of CZTS thin films can be optimized by sputtering pressure and DC power. The CZTS thin film prepared under 1 Pa and 30 W showed a pure Kesterite phase and a dense micro-structure. The direct optical band gap of this CZTS thin film was calculated as 1.49 eV with a high optical absorption coefficient over 10⁴ cm^?1. The Hall measurement showed the film is a p-type semiconductor with a resistivity of 1.06 Ω cm, a carrier concentration of 7.904 × 10¹⁷ cm^?3 and a mobility of 7.47 cm² Vs^?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...     

室温下高速沉积AZO薄膜的研究

在室温下,采用射频磁控溅射技术以较大的功率密度(7W/cm2)沉积了一系列掺铝氧化锌(AZO)透明导电薄膜,探索了溅射压强对沉积速率及薄膜性能的影响。结果表明,当工作压强为2.0Pa时,高速(67nm/min)沉积得到的薄膜的电阻率为2.63×10-3Ω.cm,可见光平均透过率为83%,并且在薄膜表面有一定的织构。     

溅射功率对TaN薄膜电阻电性能的影响

本文利用直流反应磁控溅射技术,通过调节溅射功率于200℃、3％的氮分压条件在Al2O3基片上沉积了一系列TaN薄膜,并使用光刻工艺制备出相应的TaN薄膜电阻,研究了溅射功率对TaN薄膜电阻率、电阻温度系数（TCR）和功率容量的影响。实验结果表明：当溅射功率从200W增大到1000W,TaN薄膜电阻率逐渐减小,TCR绝对值从几百ppm／℃降为几十ppm／℃,功率容量呈现逐渐增大趋势。