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.     

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.     

薄膜太阳电池用改进型绒面结构MOCVD-ZnO:B透明导电薄膜研究

利用低压MOCVD技术在玻璃衬底上生长了改进型绒面结构ZnO:B薄膜。改进型ZnO:B薄膜包含两层薄膜,第一层采用传统工艺技术生长了类金字塔状晶粒,第二层借助相对低温生长技术获得了类球状晶粒。典型的双层生长技术获得的MOCVD-ZnO:B薄膜具有相对高的电子迁移率~27.6 cm2/Vs,主要归因于提高了晶界质量,减少了缺陷态。随着第二层修饰层厚度的增加,MOCVD-ZnO:B薄膜的绒度提高,而光学透过率有所下降。相比于传统工艺生长的ZnO薄膜,双层结构的MOCVD-ZnO:B薄膜应用于硅基薄膜太阳电池展现了较高的太阳电池转化效率。     

掺铝氧化锌(AZO)导电薄膜的研究进展

综述透明导电薄膜的性能、种类、制备工艺、研究及应用状况,重点讨论掺铝氧化锌(AZO)薄膜的结构、导电机理、光电性能和当前的研究焦点。并指出,为了进一步提高透明导电薄膜的性能,应从以材料选择、制备工艺、多层膜光学设计等方面深入研发,以满足尖端技术的需要。     

射频磁控溅射法制备掺锆氧化锌透明导电薄膜

利用射频磁控溅射法在室温下制备出了掺锆氧化锌(ZnO∶Zr)透明导电薄膜。研究了溅射压强对ZnO∶Zr薄膜表面形貌、结构、光学和电学性能的影响。结果表明: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,溅射压强对薄膜电阻率有显著影响,压强为1.5Pa时,电阻率具有最小值1.77×10–3Ω·cm。所制备的ZnO∶Zr薄膜具有良好的附着性能,在可见光区平均透过率超过93%。     

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.     

铝钛共掺杂氧化锌透明导电薄膜的制备与性能研究

用直流磁控溅射法在玻璃衬底上成功制备出了铝钛共掺杂氧化锌(TAZO)透明导电薄膜,研究了溅射压强对TAZO薄膜的微观结构和光电特性的影响。研究结果表明,所制备的TAZO薄膜为六角纤锌矿结构的多晶薄膜,且具有c轴择优取向。当溅射压强为7.5Pa时,薄膜的最小电阻率为3.34×10-4Ω.cm。薄膜的可见光区平均透过率大于89%。溅射压强对薄膜的电阻率和微观结构有显著影响。     

在柔性衬底上制备透明导电薄膜ZnO:Zr(英文)

采用射频磁控溅射法在室温柔性衬底PET上制备了掺锆氧化锌(ZZO)透明导电薄膜.利用不同方法提高了ZZO薄膜的电阻率而未使其可见光透过率降低.X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表明,ZZO薄膜为六角纤锌矿结构的多晶薄膜.在有机衬底和玻璃衬底上制备ZZO薄膜的择优取向不同,前者为(100)晶面,而后者为(002)晶面.在有ZnO缓冲层的PET衬底上制备的ZZO薄膜电阻率比直接生长在玻璃衬底样品上的小.通过优化参数,在PET衬底上制备出了最小电阻率为1.7×10-3Ω·cm、可见光透过率超过93%的ZZO薄膜.实验表明,镀膜之前在柔性衬底上沉积ZnO缓冲层能有效地提高ZZO薄膜的质量.     

ZnO多晶薄膜绒面结构及陷光特性分析

针对当前薄膜太阳电池对光管理的迫切需求,采 用磁控溅射及后腐蚀技术制备获 得了高性能绒 面铝掺杂氧化锌(AZO,ZnO:Al)前电极。深入分析了ZnO多晶薄膜厚度及腐蚀时间对绒面 结构及陷光特性的影响。研究 结果表明,随多晶薄膜厚度的增加,晶粒尺寸增大,腐蚀后获得的弹坑状表面结构的粒径亦 随之增大,绒 度增大;随后腐蚀时间的增加,弹坑状粒径及绒度均具有先增大而后趋于饱和的趋势。当沉 积ZnO多晶 薄膜初始厚达2μm时,获得的薄膜电阻率小于3×10－4 Ω· cm,经180s稀HCl(0.5%)腐蚀后,绒面 ZnO 的均方根粗糙度(RMS)达143nm, 400～ 1100nm平均透过率达81.4%, 在500nm处绒度为84.3%nm处绒度可达73.8%,方块电阻小于5Ω/□,满足了硅基 薄膜叠层电池对前电极的光电性能需求。     

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。     

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%。     

(Al,Zr)共掺杂ZnO透明导电薄膜的结构以及光电性能研究

用射频磁控溅射法在玻璃衬底上氩气气氛中制备出(Al,Zr)共掺杂的ZnO透明导电薄膜,研究了不同Zr掺杂浓度和薄膜厚度ZnO薄膜的结构、电学和光学特性。结果表明,在最佳沉积条件下我们制备出了具有(002)单一择优取向的多晶六角纤锌矿结构,电阻率为2.2×10-2Ω.cm,且可见光段(320～800nm)平均透过率达到85%的ZnO透明导电薄膜。在150℃的条件下对(Al,Zr)共掺杂的ZnO薄膜进行1h的退火处理,薄膜电阻率降低至8.4×10-3Ω.cm。Zr杂质的掺入改善了薄膜的可见光透光性。     

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)。     

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.     

复合效应对掺杂氧化物透明导电薄膜的影响

首次引入复合效应对不同价态差的掺杂氧化物透明导电（TCO）薄膜的载流子浓度及其迁移率进行了分析。对于较高温下制备的TCO薄膜,对载流子迁移率起主要作用的散射机制是带电离子散射和电中性复合粒子散射。带电离子散射迁移率与带电离子的有效电荷数大致呈反比关系,在载流子浓度相同的情况下,随着复合几率增大,价态差分别为3和4的TCO薄膜中的带电离子的平均有效电荷分别趋于1和2,因此带电离子散射迁移率也随之增大,分别趋于价态差为1和2的TCO薄膜的带电离子散射迁移率。而对于价态差为3的TCD薄膜,由于电中性复合粒子的数量较少,对载流子的散射最弱,因此在复合几率较大的情况下,价态差为3的TCO薄膜有可能获得比价态差为1的TCO薄膜更高的载流子迁移率。     

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上制备了多晶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2.68E-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,晶粒间界中的O原子吸附是限制薄膜电学性能的主要因素.     

高价态差掺杂氧化物透明导电薄膜的研究

在实用的透明导电氧化物 (TCO)薄膜中 ,载流子迁移率主要是受电子与掺杂离子之间散射的限制。如果掺杂离子与氧化物中被替代离子的化合价相差较大 ,每个掺杂离子可以提供较多的自由载流子 ,则使用较少的掺杂量就可以获得足够多的自由载流子 ,而且可以获得较高的载流子迁移率和减少薄膜对可见光的吸收 ,是提高 TCO薄膜性能的一条捷径。采用反应蒸发法制备的掺钼氧化铟(In2 O3:Mo,简称 IMO)薄膜中 ,Mo6 +与 In3+的化合价态相差 3,远大于广泛研究和应用的 TCO薄膜材料 In2 O3:Sn、Sn O2 :F和 Zn O:Al中的价态差。IMO薄膜的电阻率可以低至 1.7× 10 - 4 Ω· cm,对 4μm以上波长红外线的反射率和可见光区域的平均透射率 (含 1.2 mm厚玻璃基底 )都高于 80 % ;载流子迁移率高达 80～ 130cm2 V- 1 s- 1 ,远超过其它掺杂 TCO薄膜 ;但是自由载流子浓度只有 2 .5× 10 2 0～ 3.5× 10 2 0 cm- 3,还有很大的发展空间可以进一步提高性能     

透明导电氧化物薄膜的新进展

透明导电氧化物（TCO）薄膜In2O3:Sn和SnO2:F都已经发展成熟，分别大规模应用于平板显示器和建筑两大领域。最近几年，TCO薄膜的研究又进入了一次复兴时期，研究和开发出几类具有明显特色的新型TCO薄膜。ZnO基TCO薄膜有替代In2o3:Sn薄膜的趋势；多元TCO薄膜材料可以调整其性能来满足某些特殊应用的需求；具有高载流子迁移率的In2O3：Mo薄膜为进一步提高TCO薄膜的性能打开了一条新路；真正的p型TCO薄膜为制造透明电子元器件迈出了第一步。     

N/Al共掺ZnO透明导电薄膜的制备及光电性能研究

采用射频磁控溅射和退火处理方法在普通玻璃基底上制备了N、Al共掺的ZnO薄膜。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、四探针电阻测试仪和紫外-可见光光谱及X射线光电子能谱(XPS)等测试手段,分析了溅射功率对薄膜表面形貌结构及光电性能的影响。研究结果表明:不同溅射功率下所制备的薄膜均为具有c轴择优取向的六角纤锌矿结构,在可见光范围内,平均透过率都超过了85%;在溅射功率为140W条件下,N、Al共掺的ZnO薄膜显示出p型导电特性。