掺铝氧化锌陶瓷靶材的制备及其薄膜的光学性能

以Al(NO3)3.9H2O和ZnO粉体为原料,采用常压烧结方法制备了高致密度和高导电性的ZnO:Al(AZO)陶瓷靶材。研究了烧结温度对AZO靶材微观结构、相对密度和电性能的影响。当Al和Zn的摩尔比为3:100,烧结温度为1 400℃时,所制AZO靶材的致密度达96%,电阻率为2.5×10–2.cm。以烧结温度为1400℃的AZO陶瓷靶为靶材并通过直流磁控溅射在玻璃基片上制备出了高度c轴择优取向的AZO薄膜,其可见光透过率为90%,禁带宽度为3.63 eV,电阻率为1.7×10–3.cm。     

绒面掺铝氧化锌透明导电薄膜研究进展

绒面掺铝氧化锌(AZO)透明导电薄膜由于电阻率低、在可见光区域透过率高、绒面结构能有效散射入射光,提高太阳电池光电转换效率,被广泛应用于太阳电池前电极。概述了绒面AZO薄膜的制备方法,重点介绍了磁控溅射技术沉积AZO薄膜后再进行湿法刻蚀制绒面方法,制备的样品呈现"坑状"或"类月球地貌"的绒面,并讨论了工艺对薄膜结构、光电性能和刻蚀行为的影响,最后介绍了绒面AZO薄膜在硅薄膜太阳电池中的应用,进一步降低生产成本和实现大规模产业化生产是绒面AZO薄膜的发展趋势。     

掺铝ZnO透明导电薄膜的制备及光电性能研究

采用RF磁控溅射法制备了掺铝ZnO(AZO)透明导电薄膜,用X射线衍射仪、分光光度计和四探针仪等,研究了沉积温度对薄膜晶体结构和光电性能的影响。结果表明,AZO薄膜为六方纤锌矿结构的多晶膜,具有(002)择优取向。沉积温度对薄膜的择优取向程度、晶粒尺寸、透射率和导电性能等具有明显的影响。当沉积温度为400℃时,AZO薄膜最大晶粒尺寸为37.21nm、可见光范围平均透射率为85.5%、优良指数为1.30×10-2?-1。     

AZO薄膜绒面制备方法研究进展

综述了AZO透明导电薄膜绒面的间接制备方法,包括湿法腐蚀和干法刻蚀两种.对各种绒面制备方法进行了比较和总结,提出了掺铝氧化锌薄膜绒面制备工艺中需要解决的关键问题.     

磁控溅射AZO透明导电薄膜及其光电性能的研究

采用磁控溅射法在石英玻璃衬底上制备AZO薄膜。利用X射线衍射仪、原子力显微镜、四探针测试仪和透射光谱仪等手段研究了衬底温度对AZO薄膜结构、形貌、光电性能的影响。结果表明,所有的AZO薄膜均为纤锌矿结构且具有较好的c轴取向。薄膜表面平整,晶粒约为55.56 nm。随着衬底温度升高,薄膜电阻率先降低而后升高,当衬底温度为350℃时,电阻率最小,约为1.41×10–3?·cm,而且该薄膜具有较好的透光率,约为84%。     

腐蚀法制备绒面ZnO透明导电薄膜

利用中频脉冲磁控溅射系统制备高透过率、高电导率的平面ZnO薄膜。对平面ZnO薄膜进行短时间弱酸腐蚀,可以获得绒面效果的ZnO透明导电薄膜。分析了工作气压和衬底温度对薄膜绒面结构的影响,获得了适合薄膜太阳能电池的绒面ZnO透明导电薄膜。当压力控制在1.92Pa左右,衬底温度150～170℃范围内沉积的薄膜具有最佳的绒面和较低的电阻率,电阻率可达5.57×10-4Ω·cm,载流子浓度2.2×1020cm-3,霍尔迁移率40.1cm2/V·s,在可见光范围平均透过率超过85%。     

共溅射法制备ITO:Zr薄膜及其特性研究

采用ITO靶和Zr靶共溅射在玻璃衬底上沉积了ITO:Zr薄膜,研究了衬底温度、氧流量对ITO:Zr薄膜性能的影响.表征和对比了ITO:Zr薄膜晶体结构和表面粗糙度的变化ITO:Zr薄膜在低温生长时就可以得到良好的光电性能,衬底温度的提高显著改善了薄膜光电性能;一定范围的氧流量也可以改善薄膜的性能,但过量的氧却使得ITO:Zr薄膜的光性能变差.透射谱表明各参数的变化引起了明显的"Burstin Moss"效应.当优化溅射条件为工作气压0.5Pa、氧流量0.3 sccm、直流溅射功率45 W(ITO靶)和射频功率10 W(Z靶)、沉积速率8 nm/min和一定的衬底温度时,可以获得方阻10～20 Ω/sq和可见光透过率85%(含基底)以上的ITO:Zr薄膜.     

中频脉冲溅射制备绒面ZnO透明导电薄膜

采用中频脉冲磁控溅射系统制备高透过率、高电导率的平面ZnO薄膜。电阻率为5.57×10-4Ω·cm,载流子浓度2.2×1020cm-3,霍尔迁移率40.1cm2/V·s,可见光范围内(400～800nm)的平均透过率大于85%。用酸腐蚀的方法可以获得绒面效果。分析了气压和温度对绒面结构的影响,获得了适合薄膜太阳能电池要求的绒面ZnO透明导电薄膜。     

AZO透明导电薄膜的制备

采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备了ZnO:Al(AZO)透明导电薄膜,并借助XRD、SEM等表征方法,研究了溅射功率和衬底温度对薄膜结构、表面形貌及光电特性的影响。结果表明,制备薄膜的最佳溅射功率和衬底温度分别为180 W、200℃,在此条件下制备的AZO薄膜具有明显的c轴(002)择优取向,其最低方块电阻为18/□,在可见光范围内的平均透光率超过91%,且透明导电性能优于目前平板显示器的要求,有望取代现在市场上的主流氧化铟锡(ITO)薄膜。     

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。     

氧流量对绒面氧化锌透明导电薄膜性能的影响

利用中频脉冲磁控溅射工艺制备了低阻高透过率的ZAO薄膜,用湿法腐蚀的方法将制备的平面ZAO薄膜在0.5%的稀盐酸中浸泡一定时间得到绒面ZAO薄膜.研究了氧流量对腐蚀后薄膜表面形貌的影响.结果表明,随着氧流量的增大腐蚀后薄膜的表面形貌由花瓣状逐渐为适合太阳电池的陨石坑状,在氧流量为3.6 sc-cm时(氩流量为12 sccm)得到最好的绒面ZAO薄膜,继续增加氧流量,薄膜开始变得粗糙,说明薄膜的表面形貌又变差.     

绒面AZO最新研究进展及应用

掺铝氧化锌(AZO)透明导电膜作为一种光电性能优异的透明导电膜(TCO)受到研究人员的广泛关注,并被认为是当前大规模使用的传统铟锡氧化物(ITO)的替换材料。绒面AZO薄膜因其电阻率低、高透过率且具有良好的陷光效果,可以提高太阳能电池的光电转换效率,而被认为是太阳能电池前电极的理想材料。综述了绒面AZO透明导电膜的制备方法和性能研究现状,并针对AZO的国内外研究状况提出了今后的发展趋势和研究方向。     

中频交流磁控溅射制备AZO薄膜及退火工艺

以锌铝合金为靶材,采用工业生产设备,用中频交流磁控溅射法在玻璃衬底上制备出了铝掺杂氧化锌(AZO)透明导电薄膜,研究了氩氧比、退火温度、退火时间对薄膜结构、光学和电学性能的影响。结果表明,氩气和氧气体积流量比为3:1时常温下得到薄膜的方阻值最低,400℃真空退火1 h后薄膜可见光平均透过率由84.0%上升到86.7%,方阻值由5 000Ω/□下降到108Ω/□。     

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...     

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.     

中频脉冲磁控溅射制备ZnO:Al透明导电薄膜

采用中频磁控溅射工艺,以2%的Al掺杂的Zn(纯度99.99%)金属材料为靶材制备平面及绒面透明导电ZnO:Al(ZAO)薄膜,系统研究了衬底温度、工作气压和溅射功率等对平面ZAO结构和光电特性的影响,并对湿法腐蚀制备绒面ZAO薄膜进行了介绍。获得了适合太阳电池的高性能薄膜,其电阻率为4.6×10-4Ω·cm,载流子浓度为4.9×1020cm-3,霍尔迁移率为56cm2/V·s,可见光范围内(400~800nm)的平均透过率大于85%。     

磁控反应溅射直接生长绒面H化Ga掺杂ZnO-TCO薄膜及其特性研究

采用直流磁控溅射技术,在玻璃衬底上直接生长出了具有绒面结构的H化Ga掺杂ZnO(HGZO)薄膜。研究了H2流量对薄膜结构、表面形貌及光电特性的影响。实验表明,在溅射过程中引入H2明显改善HGZO薄膜电学性能,并且能够直接获得具有绒面结构的薄膜。在H2流量为2.0sccm时,所制备的HGZO薄膜具有特征尺寸约200nm的类金字塔状表面形貌,同时薄膜方阻为4.8Ω,电阻率达到8.77×10-4Ω.cm。H2的引入可以明显改善薄膜短波区域的光学透过,生长获得的HGZO薄膜可见光区域平均透过率优于85%,近红外区域波长到1 100nm时仍可达80%。为了进一步提高薄膜光散射能力和光学透过率,根据不同H2流量下HGZO薄膜性能的优点,提出了梯度H2技术生长HGZO薄膜;采用梯度H2工艺生长获得的HGZO薄膜长波区域透过率有了一定的提高,薄膜具有弹坑状表面形貌,并且其光散射能力有了明显提高。     

掺钛氧化锌透明导电薄膜的制备及特性研究

利用直流磁控溅射法在室温水冷玻璃衬底上成功地制备出了掺钛氧化锌(ZnO:Ti)透明导电薄膜.研究了靶衬间距对ZnO:Ti薄膜结构、形貌和光电性能的影响.研究结果表明,靶衬间距对ZnO:Ti薄膜的结构和电阻率有显著影响.X射线衍射(XRD)表明,ZnO:Ti薄膜为六角纤锌矿结构的多晶薄膜,且具有c轴择优取向.在靶衬间距为4.6 cm时,实验获得的ZnO:Ti薄膜电阻率具有最小值4.18×10-4Ω·cm.实验制备的ZnO:Ti薄膜具有良好的附着性能,可见光区平均透过率超过92%.ZnO:Ti薄膜可以用作薄膜太阳能电池和液晶显示器的透明电极.     

RF磁控溅射制备AZO透明导电薄膜及其性能

室温下采用RF磁控溅射技术在石英衬底E制备了多晶ZnO:Al(AZO)透明导电薄膜,通过XRD,AFM,AES,Hall效应及透射光谱等测试研究了RF溅射功率、氩气压强对薄膜的结构、电学和光学性能的影响.分析表明:在最优条件下(溅射功率为250W,氩气压强为1.2Pa时),180nm AZO薄膜的电阻率为2.68×10-3 Ω·cm,可见光区平均透射率为90%,适合作为发光二极管和太阳能电池的透明电极.所制备的AZO薄膜具有c轴择优取向,晶粒问界中的O原子吸附是限制薄膜电学性能的主要因素.