利用脉冲直流磁控溅射制备ZnO:Al薄膜的研究

利用中频脉冲直流磁控溅射法制备了平面ZnO:Al(AZO)透明导电薄膜,研究了沉积压力、衬底温度和溅射功率对AZO薄膜光电性能、薄膜稳定性的影响.结果表明:在较低沉积压力、衬底温度及溅射功率下,可获得具有低电阻率、高透过率、高稳定性的AZO薄膜.     

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.采用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,采用分光光度计和电阻率测试仪对薄膜的光电学性能进行了测试.结果表明,当溅射功率为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.     

氩气压强对直流磁控溅射法制备ZnO:Nb透明导电薄膜性质的影响

室温下,利用直流磁控溅射法在玻璃衬底上制备了铌掺杂氧化锌(NZO)薄膜,研究了溅射压强(2～12 Pa)对薄膜结构、残余应力、表面形貌及其光电性能的影响.X射线衍射测量结果表明,所有样品都具有c轴择优取向的六角纤锌矿多晶结构,薄膜应力随压强的增大而减小.扫描电镜表明,随着溅射压强的增大,薄膜表面逐步趋向平整光滑、均匀致密.当溅射压强为10 Pa时,制备的ZnO∶Nb薄膜的最低电阻率可达3.52× 10-4 Ω·cm,残余应力为-0.37 GPa.压强由2Pa增大到12 Pa时,光学带隙由3.29eV增大到3.43 eV.紫外-可见透射光谱表明,所有薄膜在可见光范围内平均透过率均超过87％.     

溅射气压对Li-W共掺杂ZnO薄膜性能的影响

通过RF磁控溅射在不同溅射气压环境中,在石英衬底上制备得到Li-W共掺杂Zn O薄膜(LWZO)。对样品进行X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透过率以及电阻率的测试。结果表明:适当溅射气压环境下,有助于提高LWZO薄膜的结晶质量;SEM结果显示随着溅射气压增加LWZO薄膜表面晶粒粒径更小,表面更平整;薄膜的透光率保持在85%左右。光致发光光谱表明:LWZO的光致发光由本征发光及缺陷发光组成,结晶度高以及择优取向好,本征发光强度强。同时,薄膜的最低电阻率也达到了6.9×10-3Ωcm。     

溅射氩气压对射频磁控溅射制备ZnO∶Al薄膜性能的影响

采用磁控溅射方法在玻璃衬底上使用掺杂3%(质量分数)Al2O3的ZnO陶瓷靶材制备出了掺铝氧化锌(ZnO∶Al,AZO)透明导电薄膜。分别用XRD、SEM、四探针测试仪、紫外-可见分光光度计对薄膜的性能进行了表征和分析。研究了溅射过程中不同氩气压强(0.3~1.2Pa)对薄膜结构、形貌及光电性能的影响。XRD测试结果表明,所制备的薄膜均具有呈c轴择优取向的纤锌矿结构。当氩气压强为0.3Pa时,AZO薄膜的电阻率最低为6.72×10-4Ω·cm。所有样品在可见光波段的平均透过率超过85%。     

薄膜厚度对ZnO:Ga透明导电膜性能的影响

采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上低温制备出镓掺杂氧化锌(ZnOGa)透明导电膜,研究了薄膜的结构、电学和光学性质随薄膜厚度的变化关系.制备的ZnOGa是具有六角纤锌矿结构的多晶薄膜,最佳择优取向为(002)方向.随着薄膜厚度的增加,衍射峰明显增强,晶粒增大.薄膜的最低电阻率为3.9×10-4Ω·cm,在可见光范围内平均透过率达到了85%以上.     

倾斜磁控溅射低温沉积ZnO∶Al薄膜及其光电性能的研究

利用直流-射频共溅射法在玻璃基底上低温制备了系列掺铝氧化锌(ZAO)透明导电薄膜。研究了低温溅射过程中倾斜溅射靶偏角对样品电学性能、紫外-可见-近红外光区透过率、X射线衍射谱及薄膜表面形貌的影响。结果表明,室温条件下制备的ZAO薄膜具有(002)择优取向,当靶偏角为23°时,薄膜方块电阻最低,可达17Ω/□,电阻率为2.2×10-3Ω·cm,可见光平均透过率在85%以上,最高可在95%以上。紫外截止和近红外反射效果明显。     

工艺参数对直流反应磁控溅射ZnO:Al薄膜沉积速率的影响

实验以合金靶材在玻璃衬底上运用直流反应磁控溅射法制备了ZAO(ZnO:Al)透明导电薄膜样品.研究了O2气流量,衬底温度,以及反应气压和溅射功率等工艺参数对ZAO薄膜沉积速率的影响规律.结果表明:沉积速率随O2气流量的增加显著降低,靶面溅射模式由金属模式转变为氧化物模式,而且这种转变趋势在改变其他参数时依然明显;沉积速率随溅射功率的增大几乎成线性增加,但随衬底温度的变化并不大;在反应气压增大的情况下,沉积速率不断上升,达到最大值后,又随气压的增大不断下降.     

退火处理对N掺杂Al:ZnO薄膜结构及性能的影响

采用射频磁控溅射方法, 常温条件下以N₂作为N掺杂源, 在玻璃基底制备了N掺杂Al:ZnO薄膜。在真空氛围下对样品进行了不同温度的退火处理15 min。通过X射线衍射、霍尔效应测试、紫外-可见光谱和X射线光电子能谱 (XPS) 仪分析了退火对样品结构和光电性能的影响。结果表明真空400℃退火15 min时成功制备出性能优异的p型ZnO薄膜, 其空穴载流子浓度为3.738×10²⁰cm^-3, 电阻率为1.299×10^-2Ω·cm, 样品可见光透射率达到了85%以上。XPS分析说明No受主缺陷的含量大于 (N₂)_o施主缺陷导致薄膜实现了p型转变。     

溅射功率对ZnO：Si透明导电薄膜性能的影响

采用直流磁控溅射法在室温玻璃基片上制备出了掺硅氧化锌（ZnO：Si）透明导电薄膜,研究了溅射功率对ZnO：Si薄膜结构、形貌、光学及电学性能的影响,实验结果表明,溅射功率对ZnO：Si薄膜的生长速率、结晶质量及电学性能有很大影响,而对其光学性能影响不大。实验制备的ZnO：LSi薄膜为六方纤锌矿结构的多晶薄膜,且具有垂直于基片方向的c轴择优取向。当溅射功率从45W增加到105W时,薄膜的晶化程度提高、晶粒尺寸增大,薄膜的电阻率减小;当溅射功率为105W时,薄膜的电阻率达到最小值3．83~104n·cm,其可见光透过率为94．41％。实验制备的ZnO：Si薄膜可以用作薄膜太阳能电池和液晶显示器的透明电极。     

Ar流量对磁控溅射制备Al掺杂ZnO薄膜的影响

Al掺杂ZnO(AZO)具有电导率高、光学透射率高的优点,且原料来源丰富、制备成本低廉,被认为是最有应用潜力的透明导电薄膜.本文利用射频磁控溅射制备30 cm×30 cm尺寸大面积AZO薄膜,研究了气压恒定时,Ar流量对薄膜晶粒生长机制、电学和光学性能的影响.结果表明,AZO薄膜晶粒均表现出垂直基片方向的c轴择优取向生...     

直流反应磁控溅射生长p型ZnO薄膜及其特性的研究

本文报道了利用直流反应磁控技术生长p型ZnO薄膜。ZnO薄膜在不同的衬底温度沉积于α Al2 O3 (0 0 0 1)衬底上 ,生长气氛为NH3 O2 中。利用X射线衍射、Hall试验和透射光谱对其性能进行研究 ,结果表明 ,ZnO薄膜为高度c轴取向 ,在 5 0 0℃的衬底温度下具有很好的结晶性能 ,而且 ,该温度下ZnO还实现了p型转变 ,电阻率为 10 3 Ω·cm ,载流子浓度 10 15cm-3 ,Hall迁移率 3 4cm2 / (V·s)。这是利用溅射技术首次制备出p ZnO薄膜。实验还表明p ZnO薄膜在可见光区域具有 90 %的高透射率 ,室温下光学带宽约为 3 2 1eV。     

磁控溅射制备大面积ZnO薄膜性能的研究

通过磁控溅射氧化锌陶瓷靶材的方法在玻璃基片上制备ZnO薄膜,研究了溅射功率、溅射气压以及基片温度对ZnO薄膜相结构、禁带宽度及光学性能的影响.使用X射线衍射仪(XRD)分析了薄膜相结构,使用台阶仪测试薄膜厚度,采用薄膜测试仪测试薄膜的透过率,采用扫描电镜(SEM)观察薄膜表面形貌.结果表明:不同制备条件下均形成具有(0...     

直流磁控溅射法制备掺钛氧化锌透明导电薄膜

采用直流磁控溅射法在室温水冷玻璃衬底上制备出高质量的掺钛氧化锌(ZnO:Ti)透明导电薄膜,研究了溅射功率对ZnO:Ti薄膜结构、形貌和光电性能的影响,结果表明,溅射功率对ZnO:Ti薄膜的结构和电阻率有显著影响.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.当溅射功率为130W时,实验制备的ZnO:Ti薄膜的电阻率具有最小值9.67×10~(-5)Ω·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91%.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.     

中频直流磁控反应溅射法制备掺铝氧化锌薄膜的研究

利用中频直流磁控反应溅射法(MF-DC-MS)在玻璃衬底上制备了掺铝氧化锌(AZO)透明导电薄膜。利用X射线衍射(XRD)、四探针法和分光光度计深入研究了衬底温度对AZO薄膜的结构、电学和光学特性的影响。研究结果表明3h的沉积使AZO薄膜丧失了(002)c轴择优取向。随着衬底温度由210℃升高到270℃,AZO薄膜的电阻率从7.5×10-3Ω.cm降低到2.5×10-3Ω.cm。高于270℃后,电阻率又略有升高。电阻率的变化趋势可从薄膜微观结构的角度得到合理解释。随着衬底温度的升高,AZO薄膜的吸收边先发生了蓝移。高于270℃后,又发生了红移。利用Burstein-Moss效应分析了AZO薄膜吸收边的蓝移和红移。该结果和电阻率的结果相印证。     

直流磁控溅射ZnO薄膜的结构和室温PL谱研究

ZnO是一种新型的宽带化合化半导体材料 ,对短波长的光电子器件如UV探测器 ,LED和LD有着巨大的潜在应用。本实验研究采用直流反应磁控溅射法在硅衬底上沉积C轴择优取向的ZnO晶体薄膜 ,薄膜呈柱状结构 ,晶粒大小约为 10 0nm ,晶粒内为结晶性能完整的单晶 ,但晶粒在C轴方向存在较大的张应力。ZnO薄膜在He Cd激光器激发下有较强的紫外荧光发射 ,应力引起ZnO禁带宽度向长波方向移动 ,提高衬底温度有利于降低应力和抑制深能级的绿光发射     

射频磁控溅射ZnO多晶薄膜的制备及其荧光光谱

用射频磁控溅射方法在未进行人为加热的石英玻璃衬底上，生长了良好c轴择优取向的ZnO多晶薄膜。研究了该ZnO薄膜的晶粒大小与其荧光光谱的关系，发现369nm的本征峰和406nm的缺陷峰随着薄膜晶粒的增大晶界应力的增加而出现红移，但469m的缺陷峰峰位却基本保持不变，并对各峰的形成和强度大小的变化规律作出了相应的解释。     

偏压对磁控溅射ZnO薄膜的成核机制及表面形貌演化动力学的影响

利用反应射频磁控溅射技术,通过对基体施加负偏压溅射ZnO薄膜,探讨了固定偏压下ZnO薄膜的表面形貌随沉积时间的演化以及不同偏压对ZnO薄膜表面形貌的影响. 研究结果表明,在-100V的偏压下,随着沉积时间的增加,ZnO薄膜的表面岛尺寸不断减小,密度逐渐变大. ZnO在基片表面成核过程中的本征缺陷成核阶段和轰击缺陷成核阶段的生长指数分别为(0.45±0.03)和(0.22±0.04),低速率成核过程基本消失;随着偏压增大,表面岛的尺寸变大,表面起伏增加. 偏压不但可以改变ZnO薄膜的成核和生长过程,而且影响薄膜的晶体取向.     

ZnO:Al Films Prepared by Reactive Mid-frequency Magnetron Sputtering with Rotating Cathode

Al-doped zinc oxide (ZnO:Al,AZO) films were deposited on glass substrates using a reactive mid-frequency (MF) magnetron sputtering process with rotating cathodes.The influence of deposition parameters on structural,electrical and optical properties of AZO films is investigated.It is observed that the rotating magnetron targets exhibited a sputtered metallic surface over a wider range,and there is no re-deposition zone between the racetracks.The films deposited at static deposition mode demonstrate more homo...     

反应磁控溅射ZnO薄膜的高温退火研究

ZnO薄膜是一种新型的II VI族直接能带化合物半导体材料 ,有可能实现短波长的探测器 ,LED和LD等光电子器件。用磁控溅射法在硅衬底上生长ZnO薄膜 ,由于薄膜与衬底之间较大的应力失配 ,以及由于较快的生长速率 ,薄膜中存在较多的Zn间隙原子和O空位 ,在薄膜中存在应力。通过高温退火 ,可以使应力得到弛豫 ,降低O空位和Zn间隙原子的浓度 ,提高薄膜的化学计量比和改善薄膜的结晶质量。本实验用XRD和AFM研究了高温退火对ZnO薄膜的晶体性能和表面的影响。对ZnO薄膜在退火处理后c轴方向的应力性质的转变作了机理上的探讨。