IWO缓冲层对磁控溅射生长绒面HGZO薄膜性能的影响

研究了W掺In2O3(IWO)缓冲层(buffer layer)对磁控溅射直接生长绒面结构H化Ga掺杂ZnO(HGZO)薄膜的微观结构和光电性能的影响。实验发现,加入IWO缓冲层能够有效地增大薄膜表面粗糙度,提高了薄膜光散射能力,薄膜绒度(550nm波长处)由7.05%提高至18.37%;具有IWO缓冲层的HGZO(IWO/HGZO)薄膜的电学性能稍微提升。通过优化工艺条件,当IWO缓冲层厚为10nm时,生长获得的IWO/HGZO复合薄膜方块电阻为3.6Ω,电阻率为6.21×10-4Ωcm,可见光及近红外区域透过率(400～1 100nm)为82.18%,薄膜绒度(550nm波长处)为18.37%。     

电子束沉积生长高迁移率IMO透明导电薄膜的研究

研究了利用电子束反应蒸发技术梯度速率生长高迁移率In2O3:Mo(IMO)薄膜的微观结构、光学和电学性能。高纯度In2O3:MoO3陶瓷靶和O2作为源材料。首先,利用低沉积速率(约0.01nm/s)生长一层厚度约为30nm的IMO薄膜,作为缓冲层,其次,提高生长速率至0.04nm/s,高速率生长IMO薄膜,薄膜厚度约50nm。典型薄膜电阻率ρ约为2.5×10-4Ωcm,方块电阻Rs约为22.5Ω,载流子浓度n～5.8×1020cm-3,电子迁移率μ约为47.1cm2V-1s-1,可见光和近红外区域平均透过率约为80%。获得的IMO薄膜光电性能和直接利用低速率生长的薄膜特性相当或更好,并且极大地降低了薄膜生长时间。     

缓冲层对太阳电池用ZnO:B薄膜结构及其光电性能的影响

通过优化ZnO缓冲层(buffer layer),有效地改善了由金属有机化学气相沉积(MOVCD)法制备的ZnO:B薄膜的光电特性。结果表明,"富氧"的缓冲层有效增加了ZnO:B-TCO的近红外区域透过率,使其更适应宽光谱薄膜太阳电池的发展要求。经过优化的ZnO:B,"类金字塔"状晶粒尺寸约300～500nm,波长550nm处绒度(haze)为10.8%,薄膜电子迁移率为20.7cm2/Vs,电阻率为2.14×10-3Ω.cm,载流子浓度为1.41×1020cm-3,且在400～1 500nm波长范围内的平均透过率为83%(含2mm厚玻璃衬底)。     

薄膜太阳电池用改进型绒面结构MOCVD-ZnO:B透明导电薄膜研究

利用低压MOCVD技术在玻璃衬底上生长了改进型绒面结构ZnO:B薄膜。改进型ZnO:B薄膜包含两层薄膜,第一层采用传统工艺技术生长了类金字塔状晶粒,第二层借助相对低温生长技术获得了类球状晶粒。典型的双层生长技术获得的MOCVD-ZnO:B薄膜具有相对高的电子迁移率~27.6 cm2/Vs,主要归因于提高了晶界质量,减少了缺陷态。随着第二层修饰层厚度的增加,MOCVD-ZnO:B薄膜的绒度提高,而光学透过率有所下降。相比于传统工艺生长的ZnO薄膜,双层结构的MOCVD-ZnO:B薄膜应用于硅基薄膜太阳电池展现了较高的太阳电池转化效率。     

缓冲层厚度对透明导电薄膜ZnO:Zr性能的影响

利用直流磁控溅射法在有ZnO:Zr缓冲层的水冷玻璃衬底上成功制备出了ZnO:Zr透明导电薄膜,缓冲层的厚度介于35～208 nm.利用XRD、SEM、四探针测试仪和紫外-可见分光光度计研究ZnO:Zr薄膜的结构、形貌、电光性能.结果表明,薄膜的颗粒尺寸和电阻率对缓冲层厚度具有较强的依赖性.当缓冲层厚度从35 nm增加到103 nm时,薄膜的颗粒尺寸增大,电阻率减小.而当缓冲层厚度从103 nm增加到208 nm时,薄膜的颗粒尺寸减小,电阻率增大.当缓冲厚度为103 nm时,薄膜的电阻率最小为2.96×10-3 Ω·cm,远小于没有缓冲层时的12.9×10-3 Ω·cm.实验结果表明,在沉积薄膜之前先沉积一层适当的缓冲层是提高ZnO:Zr薄膜质量的一种有效方法.     

反应磁控溅射直接生长绒面结构ZnO:Al-TCO薄膜及其特性研究

利用反应磁控溅射技术,在玻璃衬底上直接生长获得了"弹坑状"绒面结构的ZnO:Al-TCO薄膜。通过梯度O2生长(GOG,gradual oxygen growth)方法改善ZnO薄膜的透过率和绒度特性,并且具有较好的电学性能。通过优化实验,GOG方法生长ZnO:Al薄膜(薄膜结构:11.0sccm/10R+9.5sccm/15R)的"弹坑状"特征尺寸为300～500nm,可见光范围透过率达到90%,方块电阻约为4.0Ω/□,电子迁移率为17.4cm2/V-1.s-1。大面积镀制的ZnO:Al具有良好的绒面结构和电学均匀性,可应用于光伏(PV)产业化推广应用。     

ZnO和Al2O3缓冲层对AZO透明导电膜薄膜性能的影响

采用射频磁控溅射法,以纯度为99.9%,质量分数98%ZnO、2%Al2O3陶瓷靶为溅射靶材,在预先沉积了ZnO和Al2O3的玻璃衬底上制备了Al2O3掺杂的ZnO薄膜。研究并对比了两种不同的缓冲层对ZnO∶Al(AZO)薄膜的微观结构和光电性能的影响。并借助X线衍射(XRD)仪、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见光谱仪(UV-Vis)等方法测试和分析了不同缓冲层,对AZO薄膜的形貌结构、光电学性能的影响。结果表明:加入缓冲层后,在衬底温度为200℃时,溅射30min,负偏压为60V、在氮气气氛下经300℃退火处理后,制得薄膜的可见光透过率为83%～87%,AZO薄膜的最低电阻率,从9.2×10-4Ω.cm(玻璃)分别下降到8.0×10-4Ω.cm(ZnO)和5.4×10-4Ω.cm(Al2O3)。     

Sr(Zr_(0.1)Ti_(0.9))O_3缓冲层厚度对PZT薄膜结晶及性能的影响

采用sol-gel法制备了具有Sr(Zr0.1Ti0.9)O3缓冲层的PbZr0.52Ti0.48O3(PZT)薄膜,研究了缓冲层厚度对样品结晶和性能的影响。结果表明,较薄缓冲层会诱导PZT薄膜的(111)择优取向,添加单层缓冲层(约20nm)使其(111)取向度提高到90%;较厚缓冲层会抑制PZT薄膜的(111)择优取向,添加四层缓冲层(约80nm)使其(111)取向度降低到9%;缓冲层厚度对样品电性能有显著影响,其剩余极化强度由无缓冲层时的26.8×10–6C/cm2增加到缓冲层厚度约为20nm时的38.8×10–6C/cm2。     

ZnO多晶薄膜绒面结构及陷光特性分析

针对当前薄膜太阳电池对光管理的迫切需求,采 用磁控溅射及后腐蚀技术制备获 得了高性能绒 面铝掺杂氧化锌(AZO,ZnO:Al)前电极。深入分析了ZnO多晶薄膜厚度及腐蚀时间对绒面 结构及陷光特性的影响。研究 结果表明,随多晶薄膜厚度的增加,晶粒尺寸增大,腐蚀后获得的弹坑状表面结构的粒径亦 随之增大,绒 度增大;随后腐蚀时间的增加,弹坑状粒径及绒度均具有先增大而后趋于饱和的趋势。当沉 积ZnO多晶 薄膜初始厚达2μm时,获得的薄膜电阻率小于3×10－4 Ω· cm,经180s稀HCl(0.5%)腐蚀后,绒面 ZnO 的均方根粗糙度(RMS)达143nm, 400～ 1100nm平均透过率达81.4%, 在500nm处绒度为84.3%nm处绒度可达73.8%,方块电阻小于5Ω/□,满足了硅基 薄膜叠层电池对前电极的光电性能需求。     

氮化Si基ZnO/Ga_2O_3制备GaN薄膜

利用射频磁控溅射法在Si衬底上先溅射ZnO缓冲层,接着溅射Ga2O3薄膜,然后ZnO/Ga2O3膜在管式炉中常压下通氨气进行氮化,反应自组生成GaN薄膜。XRD测量结果表明,利用该方法制备的GaN薄膜是沿c轴方向择优生长的六角纤锌矿多晶结构的薄膜,利用SEM观测了其表面形貌,PL测量结果发现了位于351nm处的室温光致发光峰。     

WZO薄膜生长及氧流量对其特性的影响

采用直流脉冲反应磁控溅射方法生长W掺杂ZnO(ZnO:W,即WZO)透明导电氧化物(TCO)薄膜并研究了氧气流量对薄膜微观结构、组分、表面形貌以及光电性能的影响。实验结果表明,WZO薄膜具有良好的(002)晶面择优取向生长,且适当的氧气流量是制备优质WZO薄膜的关键因素。WZO薄膜表面形貌受薄膜结晶质量的影响。当氧气流量为2.08×10-7 m3/s时,WZO薄膜在400～1 500nm透过率达到84.5%,电阻率为4.61×10-3Ω.cm,迁移率为20.5cm2v-1s-1。XPS测试表明WZO薄膜中Zn和W均处于氧化态,其中W元素呈现W6+价态。     

梯度掺杂生长绒面结构ZnO:B-TCO薄膜及其特性研究

采用新的金属有机化学气相淀积(MOCVD)-ZnO镀膜工艺技术-梯度掺杂技术生长绒面结构。研究ZnO:B-TCO薄膜。结果表明,梯度掺杂技术可有效增加薄膜晶粒尺寸和提高光散射作用。并且,梯度掺杂技术有效地提高了薄膜在近红外区域的光学透过率,有利于应用于宽谱域薄膜太阳电池。生长获得的MOCVD-ZnO薄膜,其薄膜电子迁移率为24 cm2/V,电阻率为2.17×10-3Ω.cm,载流子浓度为1.20×1020cm-3,且在小于1 000 nm波长范围内的平均透过率大于85%。     

玻璃和聚酰亚胺衬底上磁控溅射沉积的ZnO:Al透明导电膜的结构、电学和光学性能(英文)

利用射频磁控溅射方法在玻璃和聚酰亚胺膜(PI)衬底上沉积了氧化铝质量分数为2%的掺铝氧化锌透明导电薄膜(ZnO∶Al)。系统地研究了不同衬底材料对薄膜的结构、电学以及光学性能的影响。分析表明,衬底材料对薄膜的结晶性和电学性能有较大的影响,对可见光透射率却影响不大。X射线衍射(XRD)分析得出所有的ZnO∶Al具有良好的c轴择优取向性,在可见光区(400～800nm)两种衬底上的薄膜都达到了85%的透射率。玻璃衬底上的薄膜呈现出更强的(002)衍射峰及相对更小的半峰全宽(FWHM),薄膜电阻率达到了2.352×10-4Ω.cm。电镜分析表明,相对于PI上的ZnO∶Al膜,玻璃上ZnO∶Al膜表面有更致密的微观结构及更大的晶粒尺寸。PI衬底上的ZnO∶Al膜也有相对较好的电、光学性能,其中电阻率达到了6.336×10-4Ω.cm,而且由于PI衬底柔性可弯曲,使得它适于在柔性太阳电池和柔性液晶显示中做窗口层材料及透明导电电极。玻璃上的ZnO∶Al膜则可应用在平板显示和太阳电池技术中。     

绒面ZnO薄膜的生长及其在太阳电池前电极的应用

研究了MOCVD技术制备的不同B2H6掺杂流量下ZnO薄膜的微观结构和光电性能变化.XRD和SEM的研究结果表明,ZnO薄膜具有(110)峰择优取向的绒面结构特征.当B2H6流量为10sccm时,在6cm×6cm面积玻璃衬底上生长出厚度为1000nm,方块电阻为～12Ω/□,平均透过率大于80%,迁移率为30.5cm2/(V·s)的绒面结构ZnO薄膜.PL谱测试表明B掺杂提高了ZnO薄膜的晶体质量,有力地说明了B掺杂ZnO薄膜具有更好的电学稳定性;低压H2氛围中退火可以有效提高ZnO薄膜的电子迁移率.将其用作Si薄膜太阳电池的前电极,电池性能与日本Asahi-U type SnO2作前电极的电池具有同等效果.     

MOCVD制备的ZnO薄膜及其在太阳电池背电极应用

研究了利用LP-MOCVD技术制备的不同B掺杂浓度对ZnO薄膜的微观结构和光电特性影响.对XRD和SEM的研究结果表明,B掺杂对ZnO薄膜的微观结构有重大影响.通过优化工艺,当B2H6流量为17sccm(约1%掺杂浓度)时,在20cm×20cm大面积衬底上生长出厚度为700nm,方块电阻为38Ω/□,透过率大于85%,迁移率为17.8cm2/(V·s)的绒面结构ZnO薄膜.其应用于太阳电池背反射电池后,可使电池短路电流提高将近3mA,使20cm×20cm面积的a-Si集成电池效率高达9.09%.     

透明导电薄膜ZnO:Zr的反应磁控溅射法制备及表征

以Zn金属靶和Zr金属片组成的Zn:Zr为靶材,利用直流反应磁控溅射法在玻璃衬底上制备ZnO:Zr透明导电薄膜。研究了靶与衬底之间的距离对所制备薄膜结构和性能的影响。实验制备的ZnO:Zr薄膜为六方纤锌矿结构的多晶薄膜,且具有与衬底方向垂直的c轴择优取向。实验结果表明,靶与衬底之间的距离对ZnO:Zr薄膜的结构、生长速率、密度及电学性能有很大影响。靶与衬底之间的最佳距离为6.0cm,在此条件下制备的ZnO:Zr薄膜具有最小电阻率1.78×10-3Ω.cm,其可见光透过率为88.5%,折射率为2.04。     

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%。     

电子束沉积技术生长WZO-TCO薄膜及其特性研究

采用电子束沉积技术生长w掺ZnO（WZO,ZnO：w）透明导电氧化物（TCO）薄膜（即WZO-TCO薄膜）并研究了衬底温度（100-350℃）对薄膜微观结构、表面形貌以及光电性能的影响。实验表明,随着衬底温度的升高,薄膜的晶体质量取得明显改善（从非晶化状态转变到结晶状态）,生长的WZO薄膜呈现C轴择优取向[即（002）...     

柔性PEN衬底ZnO：Ga薄膜的性能研究

以PEN柔性薄膜作为衬底,采用直流对靶磁控溅射的方法,在室温下制备ZnO：Ga薄膜。研究了不同溅射功率和不同溅射压强下制备出的薄膜表现出不同的光学和电学特性。经过溅射压强和溅射功率的优化,获得薄膜厚约900nm、电阻率为7．72×10^-4Ω·cm和可见光平均透过率超过75％的PEN衬底ZnO：Ga薄膜。将其应用于PE...