Zn0.9Mg0.1O:Ga宽带隙导电膜的 PLD制备及性能研究

利用脉冲激光沉积法(PLD)制备了Ga掺杂的Zn0.9Mg0.1O(ZMOGa)宽带隙透明导电薄膜.采用各种分析手段研究了沉积温度和真空退火处理对薄膜结构、表面形貌及光电性能的影响.结果表明,制备的薄膜具有ZnO(002)择优取向;200℃下沉积的薄膜通过3×10-3Pa的真空400℃退火2h后,其电阻率由8.12×10-4Ω·cm减小到4.74×10-4Ω·cm,禁带宽度则由原来的3.83eV增加到3.90eV.退火处理增强了薄膜的择优取向和结晶度、增加了禁带宽度、提高了载流子浓度并使其透射谱线的光学吸收边发生蓝移现象.     

掺杂ZnO薄膜研究

采用电子束蒸发方法在玻璃衬底上制备ZnO薄膜和掺杂ZnO薄膜.通过X射线衍射、台阶仪及Hall效应等测试研究了衬底温度和掺杂对晶体质量和电学性能的影响,发现原位生长的ZnO薄沿c轴择优生长,且掺杂ZnO薄膜具有低达3.029×10-4Ω·cm的电阻率.     

基体温度对磁控溅射沉积ZAO薄膜性能的影响

利用中频交流磁控溅射方法 ,采用氧化锌铝陶瓷靶材 [w(ZnO) =98%、w(Al2 O3 ) =2 % ]制备了ZAO(ZnO∶Al)薄膜 ,观察了基体温度对ZAO薄膜的晶体结构、电学和光学性能的影响 ,采用X射线衍射仪对薄膜的结构进行了分析 ,采用光学分度计和电阻测试仪测量了薄膜的光学、电学特性 ,采用霍尔测试仪测量了薄膜的载流子浓度和霍尔迁移率。结果表明 :沉积薄膜时的基体温度对薄膜的结构、结晶状况、可见光透射率以及导电性有较大的影响。当基体温度为 2 5 0℃ ,Ar分压为 0 8Pa时 ,薄膜的最低电阻率为 4 6× 10 -4Ω·cm ,方块电阻为 35Ω时 ,可见光 (λ =5 5 0nm)透射率高达 92 0 %。     

基底温度和氧分压对直流磁控溅射制备的ZnO∶Al薄膜性能的影响

利用直流磁控溅射法在玻璃衬底上制备了ZnO:A l(ZAO)透明导电薄膜。详细研究了沉积时的基片温度、氧分压强对膜的透光率和电阻率的影响。结果表明:ZAO薄膜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;衬底温度和氧分压对薄膜的电阻率有很大影响;基底温度对薄膜的可见光透过率影响不大,但随氧分压的增大而增大;在衬底温度为250℃、氧分压为1%时,薄膜有最优化的电阻率和平均透光率,分别达到8.35×10-4Ω.cm和85.2%。     

衬底温度和氢气退火对ZnO:Al薄膜性能的影响

采用射频磁控溅射法在石英玻璃衬底上制备了性能良好的透明导电ZnO:Al薄膜,并研究了衬底温度和氢气退火对薄膜结构和光电性能的影响。结果表明,衬底加热可以改善薄膜结晶质量和c轴择优取向,减小内应力,并提高其电学性能。经稀释氢气退火后,500℃沉积的薄膜电阻率由9.4×10-4Ω.cm减小到5.1×10-4Ω.cm,迁移率由16.4cm2.V-1.s-1增大到23.3 cm2.V-1.s-1,载流子浓度由4.1×1020cm-3提高到5.2×1020cm-3,薄膜的可见光区平均透射率仍达85%以上。禁带宽度随着衬底温度的升高和氢气退火而展宽。     

用于制备ZnO薄膜的金属有机化学气相沉积设备的研制

介绍了一种制备ZnO薄膜的金属有机化学气相沉积(MOCVD)设备,制备的ZnO薄膜主要用作太阳能电池的背反射电极。该设备的极限压力可达5×10-5 Pa,膜厚均匀性偏差在5%以内,薄膜电阻率约为10-2Ω.cm。本文叙述了设备的用途,技术性能,工作过程和结构特点。并对ZnO薄膜的电阻率与参加反应的水蒸汽流量的关系进行了简单介绍。     

软基片上ITO薄膜的光电特性

利用直流反应磁控溅射技术,室温下在聚脂膜基片上制备了优良的ITO透明导电薄膜．研究了沉积速率,靶基距,氧流量以及厚度对薄膜光电性能的影响．所得薄膜的最低电阻率为4．23×10-4Ω·cm,可见光区平均透射率大于78％．对应于低电阻率（～10-4Ω·cm）和高透射率（～78＄）的反应窗口较文献中已报道的数据明显扩大．     

化学溶液沉积法制备的Bi_4Ti_3O_(12)铁电薄膜的电学性能研究

采用化学溶液沉积工艺在电阻率为 6～ 9Ω·cm的n -Si(10 0 )衬底上生长Bi4Ti3O1 2 铁电多晶膜 ,研究了薄膜的电学性能 ,结果表明在 6 50℃下退火 1h得到的Bi4Ti3O1 2 薄膜具有良好的介电和铁电性能 ,其介电常数ε =12 9,剩余极化Pr=5.1μC/cm2 ,矫顽电场Ec=96kV/cm。     

退火气氛对Al-F共掺杂ZnO透明导电薄膜性能的影响

通过溶胶．凝胶法，采用Al、F共掺杂的方法在4种不同的气氛下制备ZnO薄膜，研究了薄膜的晶体结构、表面形貌、电阻率和透光性随退火气氛的变化关系．制备的Al：F：ZnO薄膜是具有六角纤锌矿结构的多晶薄膜．4种退火气氛相比，在空气气氛下退火时，平均晶粒尺寸最大，为43．4nm，导电性能最好，电阻率可低达6．5×10^-2Ω·cm。4种退火气氛下，薄膜在可见光范围内的平均透过率均达到了75％以上，其中，空气气氛下退火时薄膜的透光性最好。     

退火对ZnO/Cu/ZnO透明导电薄膜性能的影响

室温下利用磁控溅射制备了ZnO/Cu/ZnO透明导电薄膜,采用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)、霍尔效应测量仪和紫外-可见分光光度计研究了薄膜的结构、形貌、电学及光学等性能与退火温度之间的关系。结果表明:退火前后薄膜均具有ZnO(002)择优取向,随着退火温度的升高,薄膜的晶化程度、晶粒粒径及粗糙度增加,薄膜电阻率先降低后升高,光学透过率和禁带宽度先升高后降低。150℃下真空退火的ZnO/Cu/ZnO薄膜的性能最佳,最高可见光透光率为90.5%,电阻率为1.28×10-4Ω·cm,载流子浓度为4.10×1021cm-3。     

衬底温度对直流磁控溅射法沉积ZnO∶Ti薄膜性能的影响

利用直流磁控溅射工艺,在石英玻璃衬底上沉积出了具有高度C轴择优取向的掺Ti氧化锌(ZnO∶Ti,TZO)透明导电薄膜。研究了衬底温度对TZO薄膜应力、结构和光电性能的影响。结果表明,衬底温度对TZO薄膜的结构、应力和电阻率有重要影响。TZO薄膜为六角纤锌矿结构的多晶薄膜。在衬底温度为100℃时,实验获得的TZO薄膜电阻率具有最小值2.95×10-4Ω.cm,400℃时薄膜出现孪晶,随着温度的升高,薄膜应力具有减小的趋势。实验制备的TZO薄膜附着性能良好,可见光区平均透过率都超过91%。     

低温沉积ITO膜的透光率及电磁屏蔽特性的研究

采用射频磁控溅射技术,在水冷的有机玻璃(PMMA)和聚乙烯对苯二甲酯(PET)柔性膜上,低温沉积ITO薄膜。研究了膜厚对其形貌、光电以及电磁屏蔽特性的影响。结果表明,表面形貌随膜厚的增加有明显变化,进而对样品的光电性能产生明显影响,可见光平均透光率在75%~86%,电阻率在1×10-3Ω.cm~3×10-3Ω.cm范围内变化;其样品的总屏蔽效能也随着膜厚的增加而逐渐增大。通过适当调节膜厚,可分别实现样品最大平均透光率86.41%,最小电阻率1.19×10-3Ω.cm,最大屏蔽效能超过15 dB。     

氧分压对直流磁控溅射制备 ZnO:Ga透明导电薄膜特性的影响

通过直流反应磁控溅射法在玻璃衬底上制备了掺镓ZnO（ZnO：Ga）透明导电薄膜，研究了氧分压对ZnO：Ga透明导电薄膜结构和电光学性能的影响．X射线衍射结果表明所制备的薄膜具有c轴择优取向的六角多晶结构．ZnO：Ga透明导电薄膜的晶粒尺寸强烈依赖于氧分压的大小，随着氧分压的增大薄膜的晶粒尺寸先增大后减小，在氧分压为0．30Pa时沉积的ZnO：Ga薄膜半高宽最小，晶粒尺寸最大．薄膜的电阻率随着氧分压的增大先减小后增大，沉积薄膜的最低电阻率可达3．50×10^-4Ω·cm．此外，所有ZnO：Ga薄膜在可见光范围内的平均透射率均超过90％．     

退火温度对ZnO/Mo/ZnO透明导电薄膜结构及光电性能的影响

采用电子束蒸发法成功制备了透明导电的ZnO/Mo/ZnO(ZMZ)复合薄膜,研究了不同的退火温度对其电学和光学性质的影响规律。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线能谱仪、紫外可见分光光度计和四探针测试仪等检测手段对样品的性能进行了分析。实验结果表明:随着退火温度的升高,薄膜的结晶程度提高,晶粒尺寸增大;薄膜的电阻率先降低后升高;薄膜的光学透过率先升高后降低。当退火温度为250℃时,ZnO/Mo/ZnO薄膜具有最佳的综合光电性能,在400nm~900nm波长范围内最高透过率为81.4%,平均透过率高于80%,最低电阻率为1.71×10-4Ω·cm,表面电阻为15.5Ω/sq。研究表明所制备的ZMZ复合透明导电薄膜可应用于太阳能电池、液晶显示器等领域。     

溶胶-凝胶法生长（002）高度择优取向的ZnO∶Al薄膜

采用溶胶-凝胶法在石英衬底上制备了高度择优取向的ZnO∶Al薄膜。用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）分别对薄膜结构和形貌进行了表征,用紫外-可见透射光谱和四探针研究了薄膜的光电性能。结果表明：制备的ZnO∶Al薄膜为六角纤锌矿结构,且具有明显的c轴择优取向;Al离子的掺杂浓度和退火温度对薄膜的结构、光电性能有一定的影响,薄膜在可见光区的光透过率为80%~95%;Al的掺杂浓度为1%样品在600℃下空气中退火1h后,薄膜最低的电阻率为7.5×10-2Ω.cm。     

Sol-Gel法制备ZnO:Al透明导电薄膜

采用Sol-Gel工艺在普通载玻片上制备出C轴择优取向性、高可见光透过率以及高电导率的Al3+离子掺杂的ZnO透明导电薄膜.利用SEM、XRD等分析手段对薄膜进行了表征.研究结果表明:所制备的薄膜为纤锌矿型结构,表面平整、致密.通过标准四探针法及UVS透射光谱详细研究了Al3+离子掺杂的ZnO薄膜的电学与光学性能.实验发现,当Al3+离子掺杂浓度为0.8%时,前处理温度为400℃,退火温度为550℃,真空退火温度为550℃时,薄膜具有较好的导电性,电阻率为3.03× 10-3Ω@cm,其在可见光区的透过率超过80%.     

透明导电薄膜在不同衬底上的性能对比研究

为了对比研究不同透明衬底上ZnO:Al(ZAO)薄膜的性能,采用直流反应溅射法制备薄膜,并对其作EDS、XRD和电学测试分析.结果表明:所制备的ZAO薄膜具有典型的ZnO晶体结构;沉积在玻璃基片上的ZAO薄膜,Al,O含量高于沉积在透明聚酯塑料基片上的,而Zn的含量则相反;在两种衬底上获得的ZAO薄膜电阻率分别为4.5×10-4Ω*cm和9.73×10-4Ω*cm,可见光透射率分别达到87.7%和81.5%.由此可见:用直流反应磁控溅射法在不同衬底上都能获得可见光透射率达到80%以上的ZAO薄膜;相比而言,在玻璃衬底上获得的ZAO薄膜电阻率低,而在透明聚酯塑料上沉积的ZAO薄膜透射性好.     

沉积温度对IMO透明导电薄膜光电性能的影响

采用射频磁控反应溅射法在K9玻璃衬底上制备了掺钼氧化铟(Mo:In2O3,IMO)透明导电薄膜,研究了不同沉积温度条件下IMO薄膜的晶体结构、形貌及光电性能。结果表明:不同沉积温度下IMO薄膜均具有(222)择优取向。随着沉积温度的升高,IMO薄膜的载流子浓度增大、载流子迁移率增大、电阻率减小;沉积温度为350℃时,薄膜的最低电阻率为6.9×10-4Ω.cm,载流子浓度为2.15×1020cm-3,迁移率为45 cm2V-1s-1。在可见及近红外区,IMO薄膜的平均透过率大于80%以上。在近红外区,薄膜透过率随沉积温度的升高而增大;在中红外区,由于载流子的吸收,薄膜透过率迅速下降。     

溶胶-凝胶法生长(002)高度择优取向的ZnO:Al薄膜

采用溶胶-凝胶法在石英衬底上制备了高度择优取向的ZnO:Al薄膜.用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)分别对薄膜结构和形貌进行了表征,用紫外-可见透射光谱和四探针研究了薄膜的光电性能.结果表明:制备的ZnO:Al薄膜为六角纤锌矿结构,且具有明显的c轴择优取向;Al离子的掺杂浓度和退火温度对薄膜的结构、光电性能有一定的影响,薄膜在可见光区的光透过率为80%～95%;Al的掺杂浓度为1%样品在600℃下空气中退火1h后,薄膜最低的电阻率为7.5×10-2Ω·cm.     

退火温度对氢掺杂AZO薄膜热稳定性的影响

利用直流磁控溅射方法低温沉积了氢掺杂AZO(H-AZO)薄膜,研究了不同退火温度下H-AZO薄膜的电学、结构和光学性能的变化。结果表明,300℃退火时,H-AZO薄膜的电阻率和光学带隙不变。而400℃退火时,薄膜电阻由4.7×10~(-4)升高到1.43×10~(-3)Ω·cm,并且光学带隙减小。由于300℃退火时H-AZO薄膜的热稳定性好,将其用作低温制备薄膜太阳电池的透明导电膜具有很好的发展潜力。