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%。     

基于磁控溅射技术的ZAO透明导电薄膜及靶材的研究

阐述用磁控溅射技术制备综合性能优良的ZAO透明导电薄膜及其靶材的发展现状和趋势。介绍了透明导电薄膜的基本性能及其存在的问题,进而重点阐述了ZAO薄膜的组织结构、导电机制和透光特性。由于其优良的光电特性(用掺杂Al2O3质量分数达3%的溅射靶材可制备电阻率达4.7×10-4Ω·cm、透射率超过90%的ZAO薄膜)而具有广泛的应用前景。并针对靶材的制备和利用磁控溅射技术制备ZAO透明导电薄膜过程中存在的问题及发展方向进行了分析讨论。     

柔性透明导电薄膜ZAO

随着电子器件向小型化和轻便化方向发展,柔性衬底的透明导电薄膜有望成为硬质衬底透明导电薄膜的更新换代产品,因此其研究备受关注.柔性透明导电薄膜ZAO具有优异的光电性能且资源丰富、成本低、对环境无污染,成为当前的研究热点.总结了近年来对柔性衬底材料处理的方法,介绍了柔性透明导电薄膜ZAO的结构和光电特性.评述了柔性ZAO薄膜的研究现状,并对其近期研究和应用工作做了展望.     

掺Al ZnO柔性透明导电薄膜研究进展

柔性透明导电薄膜ZAO具有优异的光电性能且资源丰富、成本低、对环境无污染,成为当前的研究热点.总结了近年来对柔性衬底材料处理的方法,分析了柔性透明导电薄膜的研究历史和现状.介绍了柔性透明导电薄膜ZAO的结构、光电特性、典型制备方法和应用前景.评述了柔性ZAO薄膜的研究现状,并对其近期研究和应用工作进行了展望.     

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。     

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。     

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%.     

直流磁控溅射法低温制备ZnO : Ti 透明导电薄膜及特性研究

利用直流磁控溅射法在室温水冷玻璃衬底上制备出了可见光透过率高、电阻率低的掺钛氧化锌(ZnO∶Ti)透明导电薄膜。SEM和XRD研究结果表明,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。厚度为437nm薄膜的电阻率为1.73×10^-4Ω·cm。所制备薄膜具有良好的附着性能,薄膜样品在500~800nm的可见光平均透过率都超过了91％。

     

有机衬底和玻璃衬底ZnO:Al透明导电膜的结构及光电特性对比研究

讨论了在低温条件下制备的ZnO∶Al薄膜的结构、表面形貌和光电特性,对聚酰亚胺(Polyimide,PI)和玻璃两种不同衬底的薄膜进行了比较研究。两种不同衬底的薄膜均为多晶膜,具有六角纤锌矿结构,最佳取向均为(002)方向,衬底温度从室温到210℃时,制备的薄膜密度变化范围为4.6～5.16g/cm3。在柔性衬底和玻璃衬底上制备的薄膜最低电阻率分别为5.3×10-4Ω·cm和5.1×10-4Ω·cm,薄膜在可见光区的平均透过率分别达到了72%和85%,讨论了两种衬底薄膜电学特性的稳定性。     

溶胶-凝胶法制备ZnO:Al(ZAO)薄膜的光电特性

采用溶胶-凝胶法在石英衬底上制备了ZAO薄膜.在氮气气氛下进行退火处理,X射线衍射(XRD)谱表明ZAO薄膜具有六角纤锌矿的晶体结构.对ZAO薄膜的光电特性进行测量,结果显示薄膜的光致发光峰发生蓝移,喇曼光谱随A1掺杂浓度的变化发生相应的改变.薄膜的电导率在Al浓度为1%,700℃退火处理时达到最高值.     

(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。     

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.     

透明导电薄膜ZnO∶Zr的制备及特性研究

利用直流磁控溅射法在玻璃衬底上制备出了可见光透过率高、电阻率低的ZnO∶Zr(ZZO)透明导电薄膜.讨论了溅射功率对ZZO薄膜结构、形貌及光电性能的影响.研究结果表明,溅射功率对ZZO薄膜的结构和电学性能有很大影响.实验制备的ZZO薄膜为六角纤锌矿结构的多晶薄膜,且具有垂直于衬底方向的c轴择优取向.在溅射功率为115 W时,ZZO薄膜的电阻率具有最小值1.9×10-3 Ω*cm,其霍尔迁移率和载流子浓度分别为18.7 cm2*V-1*s-1和2.07×1020 cm-3.所制备ZZO薄膜样品具有良好的附着性能,其可见光区平均透过率均超过92%.     

直流磁控溅射法制备ZnO:W透明导电薄膜及其性能表征

利用直流磁控溅射法成功地在室温玻璃衬底上制备出了电阻率低、透光率高的掺钨氧化锌（ZnO:W）透明导电薄膜。沉积压强在12-21 Pa之间变化。X射线衍射结果表明实验制备的ZnO:W为六方纤锌矿结构的多晶薄膜,具有垂直于衬底方向的c轴择优取向。沉积压强对ZnO:W薄膜的晶化程度、形貌和电阻率有很大影响,而对其透光率和光学带隙及折射率影响不大。当沉积压强为21 Pa,溅射功率为130 W时,所制备薄膜的电阻率达到最小值1.5×10-4 Ω·cm,其方块电阻、可见光透过率分别为6.8 Ω/□和91.3%。     

薄膜厚度对ZnO：Zr透明导电薄膜光电性能的影响

利用射频磁控溅射法在室温水冷玻璃衬底上制备出了可见光透过率高、电阻率低的ZnO:Zr透明导电薄膜.讨论了厚度对ZnO:Zr透明导电薄膜光学、电学性能的影响.当薄膜厚度为213 nm时,薄膜电阻率达到最小值1.81×10-3 Ω·cm.所制备的薄膜样品都具有高透光率,其可见光区平均透过率超过了93.0%.当薄膜厚度从125 nm增加到350 nm时,薄膜的光学带隙从3.58 eV减小到3.50 eV.     

射频磁控溅射法制备SnO2:Sb透明导电薄膜的光电性能研究

采用射频磁控溅射法在载波片玻璃衬底上制备了锑掺杂二氧化锡(SnO2Sb)透明导电薄膜.利用霍耳效应实验、紫外可见光光谱仪、n(折射率)k(消光系数)d(薄膜厚度)光谱仪对该导电薄膜的光电性能进行了测试.讨论了氧气分压对样品光电性能的影响,增加氧气分压,薄膜的厚度减小、吸收边和截止波长蓝移,光学带隙增大,并且氧气分压对薄膜电阻率、载流子浓度和霍耳迁移率的影响不是线性的,而是存在一个最佳值.当氧气分压为0.10 Pa时,薄膜的光电性能最佳,此时膜厚为399 nm,可见光平均透过率为70 %,电阻率为2.5×10-3 Ω·cm,载流子浓度为1.2×1021 cm-3,载流子霍耳迁移率为2.04 cm2·V-1·s-1,其光电特性已达到了TFT-LCD透明电极的要求.     

In掺杂ZnO透明导电薄膜光电性质的研究

采用射频磁控溅射技术成功制备出无掺杂和In掺杂的ZnO透明导电薄膜.研究了In掺杂对薄膜的结构和光电性能的影响.结果表明,In掺杂有利于提高ZnO薄膜结晶度,使薄膜表面更加致密平整;由于In3+替代了Zn2+,提供了大量的剩余电子,使薄膜的导电性质得到了很大的提高,所得薄膜的最小电阻率为4.3×10-3Q·cm.制备的ZnO薄膜在可见光范围的透过率达到了85%,In的掺杂对透光率的影响不大.     

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%.     

ZnO和ZAO薄膜磁控溅射等离子体发射光谱

采用在线测试等离子体发射光谱的方法,研究了ZnO薄膜和ZAO薄膜磁控溅射生长等离子体的状态,分析了ZAO薄膜生长过程中的工作压强、溅射功率和衬底温度这几个重要参数对等离子体状态影响的规律。结果表明:主要是等离子体中粒子的密度随实验参数发生规律性变化,其变化规律与实验参数对薄膜生长质量影响的规律基本一致,可以定性地解释影响薄膜结晶质量的直接原因。最佳参数为:压强0.2Pa,功率80W和温度450℃。     

射频磁控溅射法制备SnO_2∶Sb透明导电薄膜的光电性能研究

采用射频磁控溅射法在载波片玻璃衬底上制备了锑掺杂二氧化锡(SnO2∶Sb)透明导电薄膜。利用霍耳效应实验、紫外可见光光谱仪、n(折射率)k(消光系数)d(薄膜厚度)光谱仪对该导电薄膜的光电性能进行了测试。讨论了氧气分压对样品光电性能的影响,增加氧气分压,薄膜的厚度减小、吸收边和截止波长蓝移,光学带隙增大,并且氧气分压对薄膜电阻率、载流子浓度和霍耳迁移率的影响不是线性的,而是存在一个最佳值。当氧气分压为0.10 Pa时,薄膜的光电性能最佳,此时膜厚为399 nm,可见光平均透过率为70%,电阻率为2.5×10-3Ω.cm,载流子浓度为1.2×1021cm-3,载流子霍耳迁移率为2.04 cm2.V-1.s-1,其光电特性已达到了TFT-LCD透明电极的要求。