退火温度对ZnO掺杂ITO薄膜性能的影响

利用电子束蒸镀方法,在K8玻璃衬底上沉积ZnO掺杂ITO(ZnO-ITO)与ITO薄膜。研究不同退火温度对ZnO-ITO薄膜的微观结构的影响;对比分析了在不同退火温度条件下,ZnO-ITO和无掺杂ITO薄膜的光电性能。结果发现,ZnO-ITO薄膜具有较大的晶粒尺寸,随着退火温度的上升,晶体结构得到改善,表面粗糙度减小,薄膜的光电性能显著提高。ZnO-ITO薄膜经过500℃退火后得到最佳的综合性能,其表面均方根粗糙度(RMS)为32.52nm,电阻率为1.43×10-4Ω.cm;对442nm波长的光,透射率可达98.37%;与ITO薄膜相比,ZnO-ITO薄膜具有显著的抗PEDOT:PSS溶液腐蚀的能力。     

掺Sn的In2O3透明导电膜生长优先取向对其光电性能的影响

采用反应热蒸发法制备掺Sn的In2O3(ITO)透明导电膜,系统研究了ITO薄膜生长的优先取向对其光电性能的影响.结果表明,ITO薄膜(400)取向的优先生长对其透过率影响很小,但可明显增加载流子迁移率,从而有效降低了薄膜的方块电阻.在两个相同的薄膜硅/单晶硅太阳能电池上分别沉积(222)和(400)ITO优先取向膜,光电转换效率分别为10.3%和12.9%,表明(400)取向更有利于提高电池效率.经优化,最佳衬底温度(Ts)为225℃,最佳氧流量(fO2)为4sccm.在优化的沉积条件下制备ITO薄膜,其电阻率可达到4.8×10-4Ω·cm,可见波段的透过率大于90%,性能指数为3.8×10-2□/Ω.     

掺Sn的In2O3透明导电膜生长优先取向对其光电性能的影响

采用反应热蒸发法制备掺Sn的In2O3(ITO)透明导电膜,系统研究了ITO薄膜生长的优先取向对其光电性能的影响.结果表明,ITO薄膜(400)取向的优先生长对其透过率影响很小,但可明显增加载流子迁移率,从而有效降低了薄膜的方块电阻.在两个相同的薄膜硅/单晶硅太阳能电池上分别沉积(222)和(400)ITO优先取向膜,光电转换效率分别为10.3%和12.9%,表明(400)取向更有利于提高电池效率.经优化,最佳衬底温度(Ts)为225℃,最佳氧流量(fO2)为4sccm.在优化的沉积条件下制备ITO薄膜,其电阻率可达到4.8×10-4Ω·cm,可见波段的透过率大于90%,性能指数为3.8×10-2□/Ω.     

氧流量对ITO和ITO∶Zr薄膜性能的影响

利用双靶共溅法在玻璃衬底上沉积了Zr掺杂ITO薄膜,对比研究了在不同氧流量下ITO和ITO∶Zr薄膜性能的变化.Zr的掺入促进薄膜晶化的同时也导致了(400)晶面取向的加强,ITO∶Zr比ITO薄膜具有较低的表面粗糙度.氧流量的上升降低了方阻和载流子浓度,ITO∶Zr薄膜具有更高的载流子浓度.一定范围的氧流量可以改善薄膜的可见光透过率,但过量的氧却使得薄膜的光学性能变差.通过直接跃迁的模型得出ITO∶Zr比ITO薄膜具有更宽的光学禁带.共溅法制备的ITO∶Zr薄膜比ITO薄膜表现出更好的光电性能.     

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)。     

有机衬底SnO2∶Sb透明导电膜的研究

采用射频磁控溅射法在有机薄膜衬底上制备出SnO2∶Sb透明导电膜,并对薄膜的结构和光电特性以及制备参数对薄膜性能的影响进行了研究.制备的样品为多晶薄膜,并且保持了纯二氧化锡的金红石结构.SnO2∶Sb薄膜中Sb2O3的最佳掺杂比例为6%.适当调节制备参数,可以获得在可见光范围内平均透过率大于85%的有机衬底SnO2∶Sb透明导电薄膜,其电阻率～3.7×10-3Ω·cm,载流子浓度～1.55×1020cm-3,霍耳迁移率～13cm2·V-1·s-1.     

透明导电GZO薄膜电学和光学性能的研究进展

ZnO因其价格便宜、无毒等优点,最有希望替代昂贵的掺锡氧化铟ITO,但未掺杂ZnO是高阻材料,如何提高其光电性能,制备出高质量的ZnO薄膜是实现其应用的关键。其中,Ga掺杂是提高ZnO性能的一种有效手段。从制备方法、掺杂浓度、生长条件等方面综述了Ga掺杂ZnO(GZO)薄膜光电性能的研究进展,归纳总结后发现:适当增加掺杂量、提高衬底温度等都有利于薄膜光学和电学性能的提高。目前,GZO薄膜电阻率最低可达10-3～10-4Ω.cm,透光率一般可达80%以上,光电性能可以满足透明导电膜的要求,但其性能的稳定性还不如广泛使用的ITO。因此,GZO薄膜要达到实际应用要求,尚需进一步优化工艺,提高其性能的稳定性。     

薄膜厚度对ZnO∶Al透明导电膜性能的影响

铝掺杂的氧化锌(ZnO∶Al)透明导电膜是采用射频磁控溅射法在有机衬底(Polypro-pylene adipate, PPA)和Corning 7059玻璃上制备的.详细研究了薄膜的结构性质、光学和电学性质随薄膜厚度的变化关系.制备的ZnO∶Al薄膜具有(002)面的单一择优取向的多晶六角纤锌矿结构,性能优良的薄膜电阻率在两种衬底上分别为2.55×10-3Ω·cm和1.89×10-3Ω·cm,平均透射率达到了80%和85%.     

Thermal stability improvements of ITO transparent conducting films with a SnO2 overlayer

采用射频磁控溅射法在ITO玻璃表面沉积了一层15nm左右的SnO2薄膜.利用霍尔效应测试仪、四探针电阻测试仪、场发射电子显微镜及紫外-可见-近红外光谱仪分析了所制薄膜的电学性质、表面形貌和光学性质.结果表明,在300-600℃退火后镀有SnO2覆盖层的ITO(SnO2/ITO)薄膜具有相对好的热学稳定性.在600℃退火后,ITO薄膜的方阻和电阻率分别为88.3Ω/□和2.5×10-3Ω·cm,而此时,SnO2/ITO薄膜的方阻和电阻率仅为43.8Ψ/□和1.2× 10-3Ω·cm.最后,阐述了SnO2覆盖层提高ITO薄膜热稳定性的机制.     

磁控溅射ITO薄膜结构和性能的研究

利用中频脉冲磁控溅射工艺制备ITO薄膜,研究了在衬靶间距为60 mm、衬底温度为350℃、溅射功率为120 W、溅射气压为0.2 Pa的条件下,氧氩比(O2/Ar)、溅射时间对ITO薄膜表面形貌、膜厚、沉积速率及光电性能的影响。通过实验和分析,最终确定了在玻璃衬底上制备ITO薄膜的最佳氧氩比和溅射时间:氧氩比为0.4:40,溅射时间为45 min,获得了方阻为2.55Ω/□,电阻率为1.46×10-4Ω·cm,可见光范围内平均透过率为81.2%的薄膜。     

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。     

二氧化锡覆盖层对ITO透明导电薄膜热稳定性的改良

采用射频磁控溅射法在ITO玻璃表面沉积了一层15 nm左右的SnO2薄膜。利用霍尔效应测试仪、四探针电阻测试仪、场发射电子显微镜及紫外–可见–近红外光谱仪分析了所制薄膜的电学性质、表面形貌和光学性质。结果表明,在300~600℃退火后镀有SnO2覆盖层的ITO(SnO2/ITO)薄膜具有相对好的热学稳定性。在600℃退火后,ITO薄膜的方阻和电阻率分别为88.3Ω/□和2.5×10–3.cm,而此时,SnO2/ITO薄膜的方阻和电阻率仅为43.8Ω/□和1.2×10–3Ω.cm。最后,阐述了SnO2覆盖层提高ITO薄膜热稳定性的机制。     

Studies on morphology,electrical and optical characteristics of Al-doped ZnO thin films grown by atomic layer deposition

Al doped ZnO (AZO) films deposited on glass substrates through the atomic layer deposition (ALD)technique are investigated with various temperatures from 100 to 250 ℃ and different Zn ∶ Al cycle ratios from 20 ∶ 0 to 20 ∶ 3.Surface morphology,structure,optical and electrical properties of obtained AZO films are studied in detail.The Al composition of the AZO films is varied by controlling the ratio of Zn ∶ Al.We achieve an excellent AZO thin film with a resistivity of 2.14 × 10-3 Ω·cm and high optical transmittance deposited at 150 ℃ with 20 ∶ 2 Zn ∶ Al cycle ratio.This kind of AZO thin films exhibit great potential for optoelectronics device application.     

Electrical and optical properties of ITO and ITO:Zr transparent conducting films

ITO and ITO:Zr films were deposited on glass substrates by magnetron sputtering. Electrical and optical properties of the films at different experiment parameters such as substrate temperature, oxygen flow rate and annealing temperature were contrastively studied. The increase in substrate temperature remarkably improves the electrical and optical properties of the films. ITO:Zr films show better quality at low substrate temperature. The excessive oxygen can worsen the optical properties of the films. Better optical–electrical properties of the films can be achieved after the proper annealing treatment. Obvious Burstin–Moss effect can be revealed by transmittance spectra with different parameters, and the direct transition models show the change of optical band gap. ITO:Zr films prepared by co-sputtering show better optical–electrical properties than ITO films.     

Effect of substrate temperature on the properties of deep ultraviolet transparent conductive ITO/Ga2O3 films

正ITO/Ga_2O_3 bi-layer films were deposited on quartz glass substrates by magnetron sputtering.The effect of substrate temperature on the structure,surface morphology,optical and electrical properties of ITO/Ga_2O_3 films was investigated by an X-ray diffractometer,a scanning electron microscope,a double beam spectrophotometer and the Hall system,respectively.The structural characteristics showed a dependence on substrate temperature. The resistivity of the films varied from 6.71×10~(-3) to 1.91×10~3Ω·cm as the substrate temperature increased from 100 to 350℃.ITO(22 nm)/Ga_2O_3(50 nm) films deposited at 300℃exhibited a low sheet resistance of 373.3Ω/□and high deep ultraviolet transmittance of 78.97%at the wavelength of 300 nm.     

衬底温度对磁控溅射法制备的ZnO:In薄膜光电性能的影响

以粉末靶为溅射源,采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备掺铟氧化锌(ZnO:In)透明导电膜.利用X射线衍射仪、原子力显微镜、霍尔测试仪,以及分光光度计等对不同衬底温度下生长的ZnO:In薄膜的结构、光电性能进行表征.结果表明,所有制备的ZnO:In薄膜均为六角纤锌矿结构的多晶膜,具有(002)择优取向.ZnO:In薄膜的电阻率随着衬底温度的升高先减小后增大,当衬底温度为100℃时,薄膜的最低电阻率为3.18×10~(-3)Ω·cm.制备的薄膜可见光范围内透过率均在85%以上.

Abstract：

Indium doped zinc oxide (ZnO : In) films were deposited on glass substrates by RF magnetron sputtering method using a powder target.The influence of the substrate temperature on the structure,optical and electrical properties was investigated by X-ray diffraction (XRD),atom force microscope (AFM),Hall measurement and optical transmission spectroscopy.The results show all the obtained films are polycrystalline with a hexagonal wurtzite structure and grow preferentially in the (002) direction,and the grain size is about 22～29 nm.The conductivity of the ZnO : In films change with the substrate temperature,and the lowest electrical resistivity is about 3.18 × 10~3 Ω·cm for the samples deposited at substrate temperature 100 ℃.The transmittance of our films in the visible range is all higher than 85%.     

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。