靶基距对磁控溅射AZO薄膜性能的影响

以氧化锌铝陶瓷靶(98%ZnO+2%Al2O3,质量分数)为靶材,利用直流磁控溅射法在载玻片衬底上制备了AZO(ZnO:Al)薄膜样品,研究了靶基距(40~70 mm)对所制备AZO薄膜微观结构及光电性能的影响。结果表明:不同靶基距下制备的薄膜均具有明显的c轴择优取向;随着靶基距的增加,所制AZO薄膜的结晶质量变好,结晶尺寸变大,电阻率降低,禁带宽度变小,且所有薄膜在可见光区的平均透过率均在80%以上。当靶基距为70 mm时所制AZO薄膜的性能最好,其电阻率为8×10–4?·cm,在可见光范围内的平均透过率为82.3%,禁带宽度为3.42 eV。     

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%。     

低电阻率高透过率TAZO透明导电膜的制备及性能

利用直流磁控溅射工艺,在水冷玻璃衬底上制备了透过率高、电阻率相对较低的钛铝共掺杂ZnO(TAZO)透明导电膜。用XRD和SEM等研究其结构、应力和光电性能与靶基距之间的关系。结果表明:TAZO薄膜为六方纤锌矿结构的多晶薄膜,且具有c轴择优取向。当靶基距为42mm时,薄膜样品晶格畸变最小,具有最小压应力(绝对值)0.270GPa,同时具有最小方块电阻4.21?/□;靶基距为48mm时,薄膜样品具有最小电阻率3.09×10–4?·cm。所有薄膜样品的可见光区平均透过率都超过了91%。     

衬底温度对AlN/ZnO复合薄膜结构形貌的影响

采用直流反应磁控溅射法在ZnO/Si基片上制备了良好(002)(c轴)取向的AlN薄膜,利用XRD、AFM对不同衬底温度下制备的AlN薄膜的结构、形貌进行了分析表征.结果表明,在一定湿度范围内(450～650℃),随着衬底温度的升高,晶粒逐渐长大,沉积速率增大,表面粗糙度先减小后增大;AlN(002)择优取向呈改善趋势,取向度先增大后减小,600℃时达到最佳.     

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。     

RF磁控溅射制备N掺杂Cu2O薄膜及光学特性研究

利用射频(RF)磁控溅射沉积技术,采用Cu2O陶瓷靶作为溅射靶,在N2和Ar气的混合气氛下制备了Cu2O薄膜。通过改变衬底温度和N2流量,研究了RF磁控溅射沉积法对Cu2O薄膜的生长行为、物相结构、表面形貌及光学性能的影响。结果表明,衬底温度为300℃时,低N2流量(12sccm)下沉积的薄膜结构为Cu2O和CuO的混合相,N2流量增大至12sccm时薄膜结构转变为单相的Cu2O;不同N2流量下制备的薄膜均呈现三维的结核生长模式,其表面粗糙度的均方根(RMS)值依赖于N2流量,低N2流量下薄膜表面粗糙度的RMS值随N2流量的增大而增大,高N2流量下,RMS值随N2流量的增大而减小,并在一定N2流量范围内趋于稳定;不同N2流量下制备的薄膜均在475nm附近出现发光峰,峰的相对强度随N2流量的增加而减弱,峰位随N2流量的增加出现蓝移,薄膜的光学带隙Eg约为(2.61±0.03)eV。     

衬底温度对反应溅射ZnO：Al透明导电薄膜性能的影响

衬底温度在反应溅射制备ZnO：Al薄膜过程中是一个重要的工艺参数,直接决定这薄膜的性能。本文用中频脉冲磁控溅射方法,采用锌铝合金（Al的含量为2%）靶,在衬底温度170℃,工作压力2.5mTorr,氧氩比3/18的条件下,制备了ZnO：Al薄膜,利用X射线衍射仪对薄膜的结构进行了分析,利用分光光度计和四探针法测量了薄膜的光学和电学性能,研究了制备薄膜时不同的衬底温度对薄膜的结构、电学、光学性能的影响,结果表明,随着衬底温度的升高,薄膜的电阻率先下降后上升,而可见光范围平均透过率在85%以上,当衬底温度为170℃,工作压力2.5mTorr,氧氩比3/18时,薄膜电阻率最低为2.16×10-4Ωcm,方块电阻30Ω时,在可见光光范围内平均透过率高于85%。     

PLD法制备ZnO薄膜的退火特性和蓝光机制研究

通过脉冲激光沉积(PLD)方法,在O2中和100～500℃衬底温度下,用粉末靶在Si(111)衬底上制备了ZnO薄膜,在300℃温度下生长的薄膜在400～800℃温度和N2氛围中进行了退火处理,用X射线衍射(XRD)谱、原子力显微镜(AFM)和光致发光(PL)谱表征薄膜的结构和光学特性。XRD谱显示,在生长温度300℃时获得较好的复晶薄膜,在退火温度700℃时获得最好的六方结构的结晶薄膜;AFM显示,在此退火条件下,薄膜表面平整、晶粒均匀;PL谱结果显示,在700℃退火时有最好的光学特性。     

溅射压强对柔性PET衬底ZnO薄膜性能的影响

利用直流磁控溅射法,在室温水冷柔性PET衬底上成功制备出了掺钛氧化锌(ZnO:Ti,TZO)透明导电薄膜。通过X射线衍射(XRD)研究了薄膜的结构,用扫描电镜(SEM)研究了薄膜的表面形貌,用四探针和紫外-可见分光光度计等仪器对薄膜的特性进行测试分析,研究了溅射压强对ZnO:Ti薄膜表面结构、形貌、力学、电学和光学性能的影响。结果表明,溅射压强对PET衬底上的TZO薄膜的性能有显著的影响,实验制备的ZnO:Ti薄膜为具有C轴择优取向的六角纤锌矿结构的多晶薄膜;当溅射压强从2Pa增加到4Pa时,薄膜的电阻率由10.87×10-4Ω.cm快速减小到4.72×10-4Ω.cm,随着溅射压强由4Pa继续增大到6Pa,薄膜的电阻率变化平缓,溅射压强为5Pa时薄膜的电阻率最小,为4.21×10-4Ω.cm;经计算得到6Pa时样品薄膜应力最小,为0.785 839GPa;所有样品都具有高于91%的可见光区平均透过率。     

脉冲激光沉积法制备氧化锌薄膜

ZnO是一种新型的Ⅱ-Ⅵ族半导体材料,具有优良的晶格、光学和电学性能,其显著的特点是在紫外波段存在受激发射。利用脉冲激光沉积法(PLD)在氧气氛中烧蚀锌靶制备了纳米晶氧化锌薄膜,衬底为石英玻璃,晶粒尺寸约为28-35 nm。X射线衍射(XRD)结果和光致发光(PL)光谱的测量表明,当衬底温度在100-250℃范围内时,所获得的ZnO薄膜具有c轴的择优取向,所有样品的强紫外发射中心均在378-385 nm范围内,深能级发射中心约518-558 nm,衬底温度为200℃时,得到了单一的紫外光发射(没有深能级发光)。这归因于其较高的结晶质量。     

ZnO/Ag/ZnO多层膜的制备和性质研究

采用射频磁控溅射ZnO陶瓷靶和直流磁控溅射Ag靶的方法制备了ZnO/Ag/ZnO多层膜。用X射线衍射仪、紫外–可见分光光度计、四探针测试仪和金相显微镜对ZnO/Ag/ZnO薄膜的结构、光学透过率、方阻和稳定性进行了研究。结果表明,ZnO(60nm)/Ag/(10nm)/ZnO(60nm)薄膜呈现多晶结构,薄膜在520nm处的光学透过率高达87.5%,方阻Rs为6.2Ω/□。随着顶层ZnO薄膜厚度的增加,ZnO/Ag/ZnO薄膜的稳定性提高。     

射频磁控溅射ZnO薄膜的微结构与光学特性

研究了膜厚对ZnO薄膜微结构和光学性能的影响。采用射频磁控溅射法在单晶硅(111)和玻璃基片上制备了不同厚度的ZnO薄膜。通过X射线衍射、原子力显微镜和紫外可见光谱对薄膜进行了表征。结果表明薄膜结晶性能良好,在(002)晶面具有明显的c轴取向。随着薄膜厚度的增加,透射率下降,吸收边红移,禁带宽度逐渐减小。     

Ag层的厚度对ZnO/Ag/ZnO多层膜性能的影响

采用射频磁控溅射ZnO陶瓷靶、直流磁控溅射Ag靶的方法制备了不同厚度Ag夹层的ZnO(60nm)/Ag/ZnO(60nm)多层膜.分别用X射线衍射仪、紫外可见分光光度计、四探针测试仪对样品的结构、光学性质、电学性质进行了研究.结果表明:随着Ag层厚度的增加,ZnO/Ag/ZnO多层膜呈现多晶结构,Ag(111)衍射峰的强度增强.Ag夹层厚度为11nm时,ZnO(60nm)/Ag/ZnO(60nm)膜在554nm处的透过率高达92.3%.随着Ag层厚度的增加,Ag膜的特征吸收峰呈现红移和宽化,ZnO/Ag/ZnO多层膜的面电阻先减小后趋于稳定.     

Ag层的厚度对ZnO/Ag/ZnO多层膜性能的影响

采用射频磁控溅射ZnO陶瓷靶、直流磁控溅射Ag靶的方法制备了不同厚度Ag夹层的ZnO(60nm)/Ag/ZnO(60nm)多层膜.分别用X射线衍射仪、紫外可见分光光度计、四探针测试仪对样品的结构、光学性质、电学性质进行了研究.结果表明:随着Ag层厚度的增加,ZnO/Ag/ZnO多层膜呈现多晶结构,Ag(111)衍射峰的强度增强.Ag夹层厚度为11nm时,ZnO(60nm)/Ag/ZnO(60nm)膜在554nm处的透过率高达92.3%.随着Ag层厚度的增加,Ag膜的特征吸收峰呈现红移和宽化,ZnO/Ag/ZnO多层膜的面电阻先减小后趋于稳定.     

室温下制备的ZnO/Ag/ZnO多层膜的性能

采用射频磁控溅射ZnO陶瓷靶、直流磁控溅射Ag靶的方法在室温下制备了不同厚度的ZnO/Ag/ZnO多层膜。对样品进行了研究。结果表明:随着Ag层厚度的增加,ZnO(002)衍射峰的强度先增加后减小,Ag(111)衍射峰的强度增强,ZnO/Ag/ZnO多层膜的面电阻先减小后趋于稳定。ZnO膜厚度增加,Ag膜易形成晶状结构,ZnO/Ag/ZnO多层膜的透射峰向长波方向移动。ZnO(60nm)/Ag(11nm)/ZnO(60nm)膜在554nm处的透过率高达92.3%,面电阻为4.2?/□,品质常数?TC最佳,约40×10–3/?。     

Sn掺杂量对Sn-Al共掺ZnO薄膜光学性能的影响

利用溶胶-凝胶(sol-gel)法在玻璃和硅衬底上制备了不同Sn掺杂量的Sn-Al共掺的ZnO薄膜。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见分光光度计(UV-Vis)、光致发光谱(PL)等测试手段,对薄膜的结构、形貌和光学性能进行了表征。结果表明:所制备的样品晶粒均沿(002)方向择优生长,且随着Sn元素掺杂量的增加,择优取向性先增强后减弱,同时薄膜的半高宽先减小后增大,半高宽最小时,薄膜的结晶质量最好。与只掺Al元素的ZnO薄膜相比,共掺后的薄膜近紫外发光峰的强度明显降低,出现了轻微的蓝移,且在600 nm处的缺陷发光强度明显增强;随着Sn掺杂量的增加薄膜的透过率先增加后减小。与AZO薄膜相比,当Sn的掺杂量为0.020时,薄膜的结晶质量更好,缺陷发光更强,光透过率更高。     

热蒸发紫外LaF3薄膜光学常数的表征

薄膜光学常数的精确测定对于设计和制备多层薄膜具有重要意义。在JGS1型熔融石英基底上,采用热蒸发沉积方法制备了不同厚度的LaF3单层薄膜样品,利用光度法来获取弱吸收薄膜和基底的光学常数,计算得到其在185～450nm范围内折射率n和消光系数k的色散曲线。实验结果表明,当膜层厚度较薄时,LaF3薄膜折射率表现出不均匀性现象。随着薄膜厚度的增加,薄膜折射率不均匀性减小。在求解过程中选用不均匀模型后,拟合结果与实际测试光谱曲线吻合得很好,提高了薄膜光学常数的计算精度。     

本征和Al3+掺杂ZnO薄膜的特性研究

采用溶胶-凝胶方法在载玻片衬底上制备了本征及不同Al3+掺杂浓度的ZnO:Al薄膜,利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜,紫外-可见光吸收光谱及霍尔效应研究了Al3+掺杂浓度对ZnO:Al薄膜结构和光电性能的影响。结果显示,ZnO:Al薄膜为六角纤锌矿晶体结构,具有很高的沿c轴的(002)择优取向,Al3+掺杂并没有改变ZnO的晶体结构,只是Al取代了Zn;掺杂前后薄膜样品均在ZnO带边吸收的位置有较强的吸收而在可见光范围吸收较小;并且当Al3+掺杂浓度为1.5%(摩尔百分比)时所获得的ZnO:Al薄膜具有最小的电阻率,为26Ωcm。