基于磁控溅射技术的ZAO透明导电薄膜及靶材的研究

阐述用磁控溅射技术制备综合性能优良的ZAO透明导电薄膜及其靶材的发展现状和趋势。介绍了透明导电薄膜的基本性能及其存在的问题,进而重点阐述了ZAO薄膜的组织结构、导电机制和透光特性。由于其优良的光电特性(用掺杂Al2O3质量分数达3%的溅射靶材可制备电阻率达4.7×10-4Ω·cm、透射率超过90%的ZAO薄膜)而具有广泛的应用前景。并针对靶材的制备和利用磁控溅射技术制备ZAO透明导电薄膜过程中存在的问题及发展方向进行了分析讨论。     

sol-gel法制备ZAO薄膜的结构与光学性能研究

采用溶胶—凝胶法在普通玻璃衬底上制备了ZAO(ZnO:A1)薄膜,利用XRD、SEM、紫外—可见光谱和光致发光光谱对所制备的AZO薄膜进行了表征,研究了ZAO薄膜的结构和光学性能.结果表明:ZAO薄膜的微晶晶相与ZnO一致,且具有c轴择优取向;ZAO薄膜在可见光区的透过率超过了88％,在350～575 nm范围内有强的...     

电子束蒸发沉积ZAO薄膜正交试验

采用电子束真空蒸发沉积薄膜的方法(EBED)制备了ZnO:Al(ZAO)透明导电薄膜.用正交试验法设计试验,并分析了制备ZAO薄膜的主要影响因素(沉积厚度、沉积速率、基片温度)对薄膜性能(透射率、电阻率)的作用.试验结果表明:采用EBED法沉积制备ZAO薄膜时,沉积速率控制为1nm/s、沉积厚度为800nm、基片温度为2 50℃,镀膜系统工作稳定,沉积薄膜的性能较好.     

LiNbO_3/ZnO:Al集成结构的外延生长及电性能研究

采用脉冲激光沉积(PLD)法在蓝宝石衬底上先后外延生长了ZnO:Al(ZAO)和LiNbO3(LN)薄膜。通过X射线衍射分析(XRD)可知二者之间的外延关系为:LN(001)//ZAO(001)、LN[110]//ZAO[110]、LN[100]//ZAO[120]。制备了Au/LN/ZAO和ZAO/LN/ZAO两种电容器结构,对其进行了电流-电压(J-E)测试和铁电(P-E)分析,结果表明:LN/ZAO集成结构具有整流作用,ZAO/LN/ZAO结构表现出较好的绝缘性能,所制备的LN薄膜在室温下的剩余极化强度(Pr)约为1×10–6C/cm2,温度的升高能够促进电畴的翻转,使Pr增加为3×10–6C/cm2。     

掺Al ZnO柔性透明导电薄膜研究进展

柔性透明导电薄膜ZAO具有优异的光电性能且资源丰富、成本低、对环境无污染,成为当前的研究热点.总结了近年来对柔性衬底材料处理的方法,分析了柔性透明导电薄膜的研究历史和现状.介绍了柔性透明导电薄膜ZAO的结构、光电特性、典型制备方法和应用前景.评述了柔性ZAO薄膜的研究现状,并对其近期研究和应用工作进行了展望.     

直流磁控溅射ZnO：Al薄膜过程中氧气浓度的研究

采用直流磁控溅射的方法制备ZnO:Al(ZAO)透明导电薄膜,研究了氧气浓度对ZAO薄膜的结构、光电性质的影响。实验表明适当的氧气浓度是制备优质ZAO透明导电薄膜的关键。本实验条件下制备的ZAO薄膜最低电阻率为3.67×10-4Ω.cm,可见光部分透过率高于90%。     

氧流量对绒面氧化锌透明导电薄膜性能的影响

利用中频脉冲磁控溅射工艺制备了低阻高透过率的ZAO薄膜,用湿法腐蚀的方法将制备的平面ZAO薄膜在0.5%的稀盐酸中浸泡一定时间得到绒面ZAO薄膜.研究了氧流量对腐蚀后薄膜表面形貌的影响.结果表明,随着氧流量的增大腐蚀后薄膜的表面形貌由花瓣状逐渐为适合太阳电池的陨石坑状,在氧流量为3.6 sc-cm时(氩流量为12 sccm)得到最好的绒面ZAO薄膜,继续增加氧流量,薄膜开始变得粗糙,说明薄膜的表面形貌又变差.     

氧氩流量比对Al掺杂ZnO薄膜光电性能的影响

为了研究氧气对Al掺杂ZnO薄膜性能的影响,用射频反应磁控溅射方法制备了氧化锌掺铝(ZAO)薄膜,靶材为锌铝合金靶,并研究了薄膜的透光率跟氧氩流量比的关系以及同一氧氩流量比下薄膜光学性能随温度变化的规律.实验结果表明,200℃下氧氩流量比为135时有最佳的透光率.250℃下氧氩流量比为130时有最佳的透光率;300℃下氧氩流量比为115时有最佳的透光率.同一氧氩流量比125时,200℃下制备的ZAO薄膜有最佳的透光性.温度更高或者更低都导致薄膜的透光性能变差.     

柔性衬底硅基太阳电池ZAO透明导电膜的研究

采用孪生对靶直流磁控溅射的方法,在室温下制备了ZnO:Al(ZAO)薄膜材料,将其应用于柔性衬底非晶硅薄膜太阳电池的窗口电极。通过调整Ar气流量(1.67×10-7 m3/s～8.33×10-7 m3/s),优化了ZAO薄膜的结构、成份及光电性能。得到如下结论:理想的Ar气流量为3.33×10-7 m3/s,此时ZAO薄膜具有较高的晶化率和C轴择优取向,薄膜的霍尔电阻率达为4.26×10-4Ω.cm,载流子浓度达到1.8×1021cm-3,可见光波长范围内的光学透过率达到85%以上。将优化后的ZAO薄膜用于柔性衬底非晶硅薄膜太阳电池的窗口电极,转化效率达到了4.26%。     

ZAO基底水热法制备ZnO纳米阵列及其形貌特征

采用水热法,在ZAO透明导电薄膜衬底上制备了不同形貌的ZnO纳米阵列.用SEM、紫外可见光分光光度计、四探针测试仪等测试手段对ZnO纳米阵列的形貌结构和物理特性进行了表征和测试.结果表明,不添加任何催化剂,0.075 M的乙酸锌水溶液中,90℃水温时可生长出形状规则的氧化锌纳米棒;相同的温度下,等摩尔浓度(0.05 M)的乙酸锌和六亚甲基四胺水溶液中,可生长出氧化锌纳米片阵列.光电性能测试表明所制备的ZAO/氧化锌纳米阵列具有良好的光透过性和导电性.     

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。     

ZnO过渡层对BiFeO_3薄膜铁电性能的影响

采用溶胶–凝胶法,在Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100)衬底上采用逐层退火工艺制备了BFO(BiFeO3)、ZnO/BFO和ZAO(掺铝氧化锌)/BFO薄膜,研究了ZnO、ZAO过渡层对BFO薄膜晶相以及铁电、漏电和介电性能的影响。结果表明:与BFO薄膜相比,ZnO/BFO薄膜的表面更加致密、平整,结晶性更好,双剩余极化强度(2Pr)有非常大的提高,漏电和介电性能也均有改善。ZAO/BFO薄膜的铁电性能比ZnO/BFO薄膜的铁电性能差,这与ZAO的导电性强于ZnO有关。     

In_2O_3∶Sn和ZnO∶Al透明导电薄膜的结构及其导电机制

基于对锡掺杂三氧化铟 ( Sn- doped In2 O3,简称 ITO)和铝掺杂氧化锌 ( Al- doped Zn O,简称 ZAO)薄膜退火前后 XRD数据的分析 ,研究了薄膜晶格常数畸变的原因 ,同时讨论了 ITO和ZAO薄膜的导电机制 .结果表明 ,低温沉积 ITO薄膜的晶格膨胀来源于 Sn2 +对 In3-的替换 ,导电电子则由氧缺位提供 ;高温在位制备和退火处理后薄膜的晶格收缩来源于 Sn4 + 对 In3+ 的替换 ,导电电子则主要由 Sn4 + 取代 In3+ 后提供 .低温 ZAO薄膜的晶格畸变来源于薄膜中的残余应力 ,导电电子的来源则同高温在位和退火处理后的薄膜一致 ,即由 Al3+ 对 Zn2 + 的替换和氧缺位两者     

ZAO膜磁控溅射变参数制备技术

采用射频磁控溅射技术生长ZnO:Al(ZAO)薄膜,用X射线衍射仪检测薄膜的结晶质量。为了提高薄膜的生长效率,进行了在生长过程中调整生长参数的试验。结果发现,生长过程中适当地改变参数,不仅可以提高薄膜的生长效率,还可以获得结晶质量更好的薄膜。在工作压强0.35Pa、溅射功率120W条件下粗生长后,改变工作压强为0.2Pa、溅射功率80W进行细生长,制得的薄膜平均可见光透射率为88%,电阻率为7.8×10–4Ω·cm。     

Properties of transparent conductive ZnO:Al thin films prepared by magnetron sputtering

Middle-frequency alternative magnetron sputtering was used to deposit transparent conductive ZAO (ZnO:Al) thin films with ZAO (98 wt%ZnO+2 wt%Al₂O₃) ceramic target on glass and Si wafers. The influences of the various deposition parameters on the structural, optical and electrical performances of ZAO films have been studied. The structural characteristics of the films were investigated by the X-ray diffractometer and atomic force microscope, while the visible transmittance, carrier concentration and Hall mobility were studied by UV-VIS and the Hall tester, respectively. The lowest resistivity obtained in the work was 4.6×10⁻⁴ Ω cm for the film with average transmittance of 90.0% within the visible wavelength range and sheet resistance of 32 Ω, which was deposited at 250 °C and 0.8 Pa.     

ZnO和ZAO薄膜磁控溅射等离子体发射光谱

采用在线测试等离子体发射光谱的方法,研究了ZnO薄膜和ZAO薄膜磁控溅射生长等离子体的状态,分析了ZAO薄膜生长过程中的工作压强、溅射功率和衬底温度这几个重要参数对等离子体状态影响的规律。结果表明:主要是等离子体中粒子的密度随实验参数发生规律性变化,其变化规律与实验参数对薄膜生长质量影响的规律基本一致,可以定性地解释影响薄膜结晶质量的直接原因。最佳参数为:压强0.2Pa,功率80W和温度450℃。