柔性衬底上AZO薄膜的附着力特性研究

使用脉冲激光沉积(PLD)方法在柔性衬底PMMA和PET上制备了具有高c轴择优取向的AZO(ZnO∶Al)薄膜。通过X射线衍射(XRD)、紫外可见分光光度计(UV-Vis)和纳米划痕仪,研究了在不同衬底下生长的薄膜样品的晶体结构、光学性能和附着力。结果表明,两种柔性衬底上生长的AZO薄膜都是单一的ZnO六方相,可见光范围内光学透过率均大于85%;PMMA、PET衬底上AZO薄膜的临界载荷数值分别为31.31mN和16.97mN,PET衬底上ITO薄膜的临界载荷数值为40.55mN。     

用XPS和AFM等方法研究氮化钛薄膜的物理化学特性

采用反应非平衡磁控溅射方法制备了氮化钛(TiN)薄膜,沉积时的衬底偏压的范围从0V到-500 V.实验结果表明:TiN薄膜的物理特性和力学性能随衬底偏压变化,最佳的薄膜硬度与弹性模量在偏压为-100 V时得到.AFM的测量结果显示薄膜的表面形貌和粗糙度随衬底偏压变化有一个非线性的变化趋势,同样的趋势也出现在Ti2p和N1s的芯态能谱上.特定谱峰的强度和位置的变化预示着偏压引起的薄膜成分和化学态的变化,XPS的结果表明:适当的偏压有助于TiN的成键,稳定的化学结构防止了表面的氧化和扩散,抑制了杂质和缺陷的形成,良好的机械特性归于表面形貌的改善.     

工作气压对室温溅射柔性AZO薄膜性能的影响

采用射频磁控溅射法在PEN衬底上室温制备了AZO薄膜,并对不同工作气压下(0.05～0.4Pa)沉积薄膜的结构及光电性能进行了研究。结果表明,薄膜具有良好的c轴择优取向,随工作气压增大,薄膜(002)峰强度减弱,晶粒减小,表面粗糙度增大,电学性能下降,薄膜可见光透过率变化不大,但禁带宽度变窄。与玻璃衬底相比,PEN衬底上沉积的AZO薄膜拥有更高的品质因数,获得的最佳电阻率、载流子浓度和霍尔迁移率分别为1.11×10-3Ω.cm、4.14×1020cm-3和13.60cm2/(V.s),该薄膜可见光的绝对透射率达到95.7%。     

偏压对ITO薄膜生长模式和光电性能的影响

为明确溅射偏压对ITO薄膜性质的影响,用射频磁控溅射法于室温在玻璃衬底制备出ITO透明导电薄膜,研究了不同偏压下ITO薄膜的生长模式、光学和电学性能.结果表明:随着偏压的增加,薄膜沉积模式经历了沉积、沉积和扩散、表面脱附3种方式;AFM和SEM显示,偏压为100 V时,膜层表面光洁、均匀,粗糙度最小,均方根粗糙度为1.61 nm;XRD分析表明偏压会影响与薄膜的择优取向,偏压为100 V时,薄膜晶粒取向为(222)面;薄膜偏压为120 V时,薄膜的光电性能最佳,电阻率最低为2.59×10-4Ω.cm,可见光区的平均透过率在85%以上;偏压的大小使薄膜的吸收边发生了"蓝移"或"红移".     

中频直流磁控反应溅射法制备掺铝氧化锌薄膜的研究

利用中频直流磁控反应溅射法(MF-DC-MS)在玻璃衬底上制备了掺铝氧化锌(AZO)透明导电薄膜。利用X射线衍射(XRD)、四探针法和分光光度计深入研究了衬底温度对AZO薄膜的结构、电学和光学特性的影响。研究结果表明3h的沉积使AZO薄膜丧失了(002)c轴择优取向。随着衬底温度由210℃升高到270℃,AZO薄膜的电阻率从7.5×10-3Ω.cm降低到2.5×10-3Ω.cm。高于270℃后,电阻率又略有升高。电阻率的变化趋势可从薄膜微观结构的角度得到合理解释。随着衬底温度的升高,AZO薄膜的吸收边先发生了蓝移。高于270℃后,又发生了红移。利用Burstein-Moss效应分析了AZO薄膜吸收边的蓝移和红移。该结果和电阻率的结果相印证。     

AZO薄膜制备工艺及其性能研究

综述了掺铝氧化锌(AZO)薄膜制备方法与光电特性,重点阐述了磁控溅射法制备工艺参数如衬底温度、溅射功率、气体压强、溅射时间、衬底和靶间距、负偏压等对AZO薄膜结构、光电性能的影响,并指出目前AZO薄膜的研究关键以及所面临的挑战,展望了未来的研究方向。     

真空热处理对AZO膜结构及光电性能的影响

采用直流磁控溅射法分别在预热的和室温下的玻璃衬底上制备了AZO薄膜,并对室温下制备的AZO薄膜进行了真空退火。使用X射线衍射仪、四探针测试仪、紫外-可见分光光度计和霍尔测试仪对这两种工艺条件下制备的AZO薄膜进行了表征,比较研究了两种热处理方式——衬底预热和真空退火对所制备的AZO薄膜结构和光电性质的影响。结果表明,衬底预热条件下制备的AZO薄膜有效抑制了(101)多晶相的形成;室温条件下制备的AZO薄膜有较多的(101)多晶相形成,经过真空退火热处理后,仍未能有效消除(101)多晶相。衬底预热制备出了厚度为380nm、方阻为20Ω/的AZO薄膜,400～1200nm波段的平均透射率达到81.45%。真空退火后的AZO薄膜厚度为403nm、方阻为33Ω/,400～1200nm波段的平均透射率达到81.9%。     

Cu基Al掺杂ZnO多层薄膜的生长和性能

本文采用直流磁控溅射技术在玻璃衬底上制备了AZO／Cu、Cu／AZO和AZO／Cu／AZO三种复合结构多层膜,研究了生长温度对多层膜特性的影响,发现AZO／Cu双层薄膜具有最优的光电性能,其最佳生长温度为100～150℃。文中进一步考察了生长温度对AZO／Cu双层薄膜结构性能和表面形貌的影响,结果表明：合适的生长温度有利于改善AZO／Cu双层薄膜的晶体质量,进而提高其光电性能;150℃下沉积的薄膜具有最佳品质因子1．11×10^-2Ω^-1,此时方块电阻为8．99Ω／sq,可见光透过率为80％,近红外反射率约70％。本文在较低温度下制备的AZO／Cu双层膜具有较优的透明导电性和良好的近红外反射性,可以广泛应用于镀膜玻璃、太阳能电池、平板显示器等光电领域。     

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。     

利用脉冲直流磁控溅射制备ZnO:Al薄膜的研究

利用中频脉冲直流磁控溅射法制备了平面ZnO:Al(AZO)透明导电薄膜,研究了沉积压力、衬底温度和溅射功率对AZO薄膜光电性能、薄膜稳定性的影响.结果表明:在较低沉积压力、衬底温度及溅射功率下,可获得具有低电阻率、高透过率、高稳定性的AZO薄膜.