掺锆氧化锌透明导电薄膜的制备及特性研究

利用射频磁控溅射法在室温水冷玻璃衬底上成功地制备出了掺锆氧化锌(ZnO:Zr)透明导电薄膜.研究了溅射功率对ZnO:Zr薄膜结构、形貌和光电性能的影响.研究结果表明,溅射功率对ZnO:Zr薄膜的结构和电阻率有显著影响.X射线衍射(XRD)表明,ZnO:Zr薄膜为六角纤锌矿结构的多晶薄膜,且具有C轴择优取向.在溅射功率为150 W时,实验获得的ZnO:Zr薄膜电阻率具有最小值3.8×10-3Ω·cm.实验制备的ZnO:Zr薄膜具有良好的附着性能,可见光区平均透过率超过92%.ZnO:Zr薄膜可以用作薄膜太阳能电池和液晶显示器的透明电极.     

N-Al共掺ZnO薄膜的p型传导特性

利用直流反应磁控溅射技术制得N-Al共掺的p型ZnO薄膜,N2O为生长气氛.利用X射线衍射(XRD),Hall实验,X射线光电子能谱(XPS)和光学透射谱对共掺ZnO薄膜的性能进行研究.结果表明,薄膜中Al的存在显著提高了N的掺杂量,N以N-Al键的形式存在.N-Al共掺ZnO薄膜具有优良的p型传导特性.当Al含量为0.15wt%时,共掺ZnO薄膜的电学性能取得最优值,载流子浓度为2.52×1017cm-3,电阻率为57.3Ω·cm,Han迁移率为0.43cm2/(V·s).N-Al共掺p型ZnO薄膜具有高度c轴取向,在可见光区域透射率高达90%.     

双靶共溅射制备AZO薄膜的光电性能研究

采用双靶共溅射的方法制备了光电性能较好的掺Al氧化锌(AZO)薄膜,利用X射线衍射仪、霍尔测试仪、SEM等多种技术手段研究了不同的Al溅射功率和快速退火条件对AZO薄膜的影响,发现AZO薄膜在Al溅射功率为15W、退火温度为400℃时性能最佳.当A1溅射功率为15W时,其电阻率最低为6.552×10-4 Ω·cm,可见光波段(400～700 nm)平均透过率超过92％.随着Al溅射功率的增大,可见光波段的透过率逐渐减小,红外波段(2.5～20 μm)的透过率逐渐增大,最大为40％.     

磁控溅射中工艺参数对ZnO:Al薄膜性能的影响

利用射频磁控溅射法采用氧化锌铝(98%ZnO+2%Al2O3)为靶材在普通载玻片上制备了ZAO(ZnO∶Al)薄膜,研究了溅射功率及溅射气压对薄膜晶体结构、电学和光学性能的影响。利用X射线衍射仪、场扫描电镜对薄膜的结构及表面形貌进行了分析,利用分光光度计和电阻测试仪分别测试了薄膜的光电学性能。结果表明:溅射功率为120W、衬底温度为300℃、工作气压为0.5Pa时制得的薄膜具有良好的光电学性能(可见光平均透过率为88.21%、电阻率为8.28×10-4Ω.cm)。     

N-Al共掺ZnO薄膜的p型传导特性

利用直流反应磁控溅射技术制得N-Al共掺的p型ZnO薄膜，N2O为生长气氛．利用X射线衍射（XRD），Hall实验，X射线光电子能谱（XPS）和光学透射谱对共掺ZnO薄膜的性能进行研究．结果表明，薄膜中Al的存在显著提高了N的掺杂量，N以N-Al键的形式存在．N-Al共掺ZnO薄膜具有优良的p型传导特性.当Al含量为0.15wt%时，共掺ZnO薄膜的电学性能取得最优值，载流子浓度为2.52e17cm－3，电阻率为57.3Ω·cm，Hall迁移率为0.43cm2/(V·s)．N-Al共掺p型ZnO薄膜具有高度c轴取向，在可见光区域透射率高达90%．     

适用于FBAR的ZnO薄膜制备及压电特性分析

采用射频磁控溅射法在Al电极层上制备了适用于 薄膜体声波谐振器(FBAR)的ZnO薄膜, 研究了溅射功率对ZnO薄膜择优取向、压电响应和极化分布的影响。X射线衍射(XRD)测试结 果 表明,在一定范围内,随着溅射功率的增大,ZnO薄膜的择优取向和结晶质量得到提高;但 溅射功率过大,ZnO薄膜的择优取向变差。压电响应力显微镜(PFM)测量表明,溅射功率对薄 膜的压电性能和极化取向也有很大影响, 在所制备的薄膜中,多数晶粒的自发极化方向均垂直向上,表明所制备ZnO薄膜的表面主要 为O 截止;压电响应的振幅与薄膜的结晶质量和择优取向相关,在溅射功率为150W条件下制备的ZnO 在垂直于表面方向上表现出最大压电响应振幅,同时薄膜极化取向分布的一致性最好。     

掺杂与非掺杂ZnO薄膜的对比分析

TCO薄膜具有高电导率、高可见光区透射率等特点,ZnO薄膜在透明导电材料（TCO）领域如太阳能电池、半导体激光器（LD）、发光二极管（LED）等光电嚣件上得到了广泛应用。为制备高质量的TCO薄膜,我们选择合适的衬底材料和良好的制备技术及工艺。本文采用磁控溅射实验方法。在相同溅射条件下制备出了Al-N共掺ZnO薄膜和无掺杂ZnO薄膜,然后对这两种薄膜进行了AFM、XRD、Hau测试对比分析,确定了掺杂与非掺杂ZnO薄膜优缺点,实验结果表明掺杂为Al—N共掺ZnO薄膜的各项性能指标均优于未掺杂ZnO薄膜,为进一步研究ZnO薄膜在实际应用打下一定的基础。     

溅射功率对PET衬底上ZnO:Zr薄膜性能的影响

采用直流磁控溅射法在室温下柔性PET衬底上制备出了高质量的掺锆氧化锌(ZnO:Zr)透明导电薄膜。研究了溅射功率对ZnO:Zr薄膜表面形貌、结构、电学和光学性能的影响。溅射功率对ZnO:Zr薄膜的电阻率影响显著:当溅射功率从60W增加到90W时,薄膜的电阻率先减小后增大,在最佳功率80W时,电阻率具有最小值3.67×10-3Ω·cm。所制备的ZnO:Zr薄膜具有良好的附着性能,在可见光区平均透射率高达90%。     

溅射功率对Zr,Al共掺杂ZnO薄膜结构和性能的影响

室温下,采用直流磁控溅射法,在载玻片衬底上制备出了Zr,Al共掺杂ZnO(AZZO)透明导电薄膜。研究了溅射功率对薄膜的组织结构、表面形貌和光电学性能的影响。结果表明,制备的AZZO透明导电薄膜为六角纤锌矿结构的多晶薄膜,且具有c轴择优取向。当溅射功率为150W时,薄膜电阻率达到最小值1.66×10–3Ω·cm,在可见光区平均透过率超过93%。     

溅射压强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,研究了溅射压强对ZnO:Ga透明导电薄膜结构、形貌和电光学性能的影响.X射线衍射结果表明,所制备的ZnO:Ga薄膜具有C轴择优取向的六角多晶结构.SEM测试表明,ZnO:Ga薄膜的形貌强烈依赖于沉积压强的变化.沉积的ZnO:Ga薄膜最低电阻率可达4.48×10-4Ω·cm,在可见光范围内平均透射率超过90%.     

磁控溅射制备ZnO薄膜及其掺杂的研究

利用磁控溅射制备了纯ZnO薄膜,并在NH3O-2A-r气氛中溅射Zn靶实现了ZnO薄膜的N掺杂;利用双靶共溅的方法分别制备了Al掺杂和N+Al掺杂样品。原子力显微镜(AFM)观察显示各ZnO薄膜样品具有较好的晶粒分布,退火处理能够显著提高薄膜的结构状态,N+Al共掺杂样品具有较好的表面平整度;在438cm-1附近观察到了喇曼谱特征峰;透射光谱揭示了激子的吸收特征和掺杂样品的吸收边向短波方向移动;发射光谱测试表明,掺杂样品比未掺杂样品有更强的紫外发射;同时分析了ZnO薄膜的掺杂机理。     

Low-temperature deposition of transparent conducting Mn-W co-doped ZnO thin films

Mn-W co-doped ZnO(ZMWO) thin films with low resistivity and high transparency were successfully prepared on glass substrate by direct current(DC) magnetron sputtering at low temperature.The sputtering power was varied from 65 to 150 W.The crystallinity and resistivity of ZMWO films greatly depend on sputtering power while the optical transmittance and optical band gap are not sensitive to sputtering power.All the deposited films are polycrystalline with a hexagonal structure and have a preferred orientat...     

Al-Zr共掺杂ZnO透明导电薄膜制备及光电性能研究

采用直流磁控溅射法,在室温水冷玻璃衬底上制备出Al-Zr共掺杂的ZnO透明导电薄膜。研究结果表明,Ar气压强对Al-Zr共掺杂ZnO透明导电薄膜的结构和电阻率有显著影响。X射线衍射(XRD)表明,Al-Zr共掺杂ZnO透明导电薄膜为六角纤锌矿结构的多晶薄膜,且具有C轴择优取向。扫描电镜(SEM)观察表明,Ar气压强对Al-Zr共掺杂ZnO透明导电薄膜的微观结构影响较大。薄膜的厚度随Ar气压强的增加而变薄,在Ar气压强为2.5Pa时,制备的Al-Zr共掺杂ZnO薄膜电阻率具有最小值1.01×10-3Ω.cm,在可见光区(500～800nm)平均透过率超过93%。     

Study on the structural, electrical and optical properties of Al-F co-doped ZnO thin films prepared by RF magnetron sputtering

Al and F co-doped ZnO(ZnO:(Al,F)) thin films on glass substrates are prepared by the RF magnetron sputtering with different F doping contents.The structural,electrical and optical properties of the deposited films are sensitive to the F doping content.The X-ray analysis shows that the films are c-axis orientated along the(002) plane with the grain size ranging from 9 nm to 13 nm.Micrographs obtained by the scanning electron microscope(SEM) show a uniform surface.The best films obtained have a resistivity of 2.16×10-3Ω·cm,while the high optical transmission is 92.0% at the F content of 2.46 wt.%.     

射频磁控溅射掺氮ZnO薄膜的制备与表征

以ZnO为靶材,采用射频磁控溅射法,在衬底温度为450℃、混合气体压强为1.3Pa的条件下,在石英玻璃和抛光单晶硅衬底上沉积了一系列呈六角纤锌矿结构、沿(0002)晶面高度取向生长的ZnO薄膜.利用X射线衍射、四探针、原子力显微镜、吸收光谱和光致荧光光谱等实验分别对薄膜样品的晶体结构、表面形貌和光电特性进行了分析表征.结果表明,氮对ZnO薄膜的缺陷有明显的钝化作用,气体组分、溅射功率是影响ZnO薄膜沿C轴择优取向生长、结构特征和光电性质的重要因素.     

衬底温度对Al2O3掺杂ZnO透明导电薄膜性能的影响

以纯度为99.9％的陶瓷靶(w(ZnO)=98％,w(Al2O3)=2％)为溅射靶材,采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上沉积制备了Al2O3掺杂的ZnO(AZO)薄膜.采用X射线衍射(XRD)仪、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见光谱(UV-Vis)仪等仪器,对AZO薄膜的形貌结构、光电学性能进行了测试,从薄膜生长方式和缺...     

Effect of RF power and substrate temperature on the properties of boron and gallium co-doped ZnO films

Boron and gallium co-doped ZnO (BGZO) films were prepared by radio-frequency (RF) magnetron sputtering under different RF powers (50–250 W) at room temperature and 200 °C, respectively. The influence of sputtering power and substrate temperature on the structural, morphological, electrical and optical properties of BGZO films was investigated. The results indicated that all the films showed preferentially c-axis orientation and structure of hexagonal wurtzite. The grain size decreased at higher sputtering power above 150 W. The carrier concentration and optical band gap (E_g) increased with the increasing of RF sputtering power. At RF power of 150 W, the films showed higher mobility and lower resistivity. Average optical transmittance of all the BGZO films is greater than 85% in the visible wavelength and did not change obviously with the sputtering power or substrate temperature.     

快速热退火前后ZnO及ZnO/Al薄膜性质的研究

鉴于直流反应溅射制ZAO膜对反应条件敏感,研究发现,经快速热退火(RTA)处理能放宽对反应条件的要求。实验中ZnO及ZnO/Al薄膜用直流反应磁控溅射法制备。选用金属Zn及金属合金Zn/Al靶。经快速热退火(RTA)后,通过XRD,UV-VIS-NIR分光光度计、四探针测方电阻等,研究了经不同温度RTA后ZnO及ZnO/Al薄膜的结晶状况、方电阻、电阻率、可见光透过率等的变化。对传统热退火和RTA进行了比较:经RTA600℃后电阻率减小5~9个数量级,达1×10–3·cm。     

不同衬底沉积Ti-Al共掺杂ZnO薄膜的性能对比研究

利用直流磁控溅射法,在玻璃衬底和Si片衬底上分别沉积出了Ti-Al共掺杂ZnO透明导电薄膜(TAZO),并对这两种衬底上的薄膜的应力、结构和光电性能进行了对比研究.结果表明:玻璃衬底和Si片衬底上沉积的TAZO薄膜均为具有c轴择优取向的六角纤锌矿结构多晶薄膜,Si片衬底的TAZO薄膜的导电性能优于玻璃衬底上的TAZO薄...