ZnO:Sn/Ag/ZnO:Sn复合薄膜电极的防氧化性能研究

随着分辨率的提高,传统金属电极在电阻率和抗氧化性能方面已经不适合作为需要高温热处理的场致发射显示器件中的薄膜电极。本文采用5.77%(原子比)Sn掺杂的ZnO:Sn作为Ag层的保护层,利用磁控溅射法制备ZnO:Sn/Ag/ZnO:Sn复合薄膜及其电极,并采用X射线衍射、光学显微镜、扫描电子显微镜和电性能测试系统研究复合薄膜及其电极在经过不同温度退火后的晶体结构、表面形貌和电学性能的变化。ZnO:Sn膜层致密,25 nm厚的ZnO:Sn足以保护Ag层在530℃的高温中不被明显氧化,电极电阻率低达2.0×10-8Ω.m左右。     

Cr/Cu/Ag/Cu/Cr新型银基复合薄膜电极的防氧化性能研究

采用直流磁控溅射技术和光刻工艺制备了Cr/Cu/Ag/Cu/Cr复合薄膜及其电极,研究不同温度热处理对复合薄膜和电极结构、表面形貌和电性能的影响。Ag层与最外层的Cr层之间的Cu层不仅增强了Cr和Ag之间的粘附力,而且起到了牺牲层和氧气阻挡层的作用;Cr和Cu对Ag的双重保护使得薄膜电极在温度小于500℃时电阻率保持较为稳定,约为3.0×10-8~4.2×10-8Ω·m之间。然而由于电极表面氧化和边沿氧化的共同作用,薄膜电极的电阻率在热处理温度超过575℃出现了显著的上升。尽管如此,Cr/Cu/Ag/Cu/Cr薄膜电极仍然是一种能够承受高温热处理并且保持较低电阻率的新型电极,满足场发射平板显示器封接过程中的热处理要求。     

应用于FED Al/Ag/Al导电复合薄膜的研究

利用Ag的高温抗氧化能力,采用磁控溅射沉积Al/Ag/Al导电复合薄膜,并在480℃下进行热处理。扫描电子显微镜（SEM）和能谱分析（EDS）研究表明磁控溅射的Al/Ag/Al导电复合薄膜表面平整,热处理后表面Al膜生成致密的氧化层。溅射沉积和热处理过程中Ag和Al原子的相互扩散,最后形成富Ag的Ag-Al合金和Ag3Al化合物。Al/Ag/Al导电复合薄膜比Ag/Al复合薄膜的电阻率增大了一个数量级,导电复合薄膜热处理后导电性能更优,电阻率约为19.4×10-6Ω.cm。     

ZnO/CdO复合薄膜的制备及其性能研究

通过脉冲激光沉积法首次制备了ZnO/CdO复合薄膜。采用X射线衍射、光致发光和电阻率测量分析了薄膜的结构、光学和电学性能。光致发光谱表明所有ZnO/CdO复合薄膜都具有相同的PL发光峰,保持了未掺杂ZnO的发光特性。同时,复合薄膜的电阻率大大地下降了几个数量级,接近了纯CdO薄膜的电阻率。这可以用Matthiessen公式来解释。与传统掺杂方法相比,制备的ZnO/CdO复合薄膜可同时具有ZnO的发光特性和CdO的电学特性,从而获得单一TCO材料所不具备的性能,满足某些特殊需求。     

ZnO/Ag纳米复合材料的制备及电学性能研究

在室温下,利用超声活化法将机械研磨13h的Zn粉在V(水)∶V(环己烷)=19∶1的分散体系中合成ZnO纳米颗粒悬浮液,然后通过光还原AgNO3制备出ZnO/Ag纳米复合材料。并用X射线粉末衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)对ZnO/Ag复合颗粒表征,用扫描电子显微镜(SEM)和探针台I-V测试仪对ZnO/Ag复合薄膜表征和电学性能测试,通过XRD和TEM得出,超声合成的ZnO具有六方纤锌矿结构,长约20nm的短棒状;经光还原沉积在其表面的纳米Ag呈现面心立方结构,直径约为5nm。通过SEM和I-V伏安特性曲线得出,干燥温度对复合结构有较大影响,60℃干燥的复合薄膜比较致密均匀,导通电压大约2V左右,在100℃时开始转变为有氧化锌附着的枝状银网状复合物,导通电压在0.02V左右,通过控制干燥温度可改变复合薄膜中ZnO和Ag的结合方式以及相应的电学性能。     

衬底温度对Sn掺杂ZnO薄膜结构、电学和光学性能的影响

采用射频磁控溅射技术在石英衬底上制备了掺杂浓度为0.5％(原子分数)的ZnO∶Sn(TZO)薄膜,研究了不同衬底温度下薄膜的结构、形貌、电学和光学的性能.研究发现,TZO薄膜沿着C轴择优生长,在400℃时结晶度最好,最低电阻率为2.619×10-2Ω·cm,在可见光范围内具有较好的透光率.     

ZnO缓冲层退火温度对Ti02∶Eu/ZnO薄膜光致发光性能的影响

采用溶胶-凝胶法在普通载玻片上制备出以ZnO为缓冲层、稀土Eu3+掺杂的TiO2薄膜,研究了ZnO缓冲层退火温度对TiO2∶Eu薄膜的光致发光性能以及晶体结构的影响.结果表明,随着ZnO层退火温度的升高,薄膜的PL谱增强,在500℃退火时达到最强;XRD显示,TiO2∶Eu3+/ZnO薄膜中有很强的ZnO(002)衍射峰,但是TiO2的(101)衍射峰却很微弱,且ZnO在500℃退火时TiO2的(101)衍射峰最弱.     

基于ZnO模板原位合成Cu/Zn/Al-LDHs/ZnO薄膜的工艺及性能研究

采用多金属片于Na2CO3溶液中在ZnO模板表面原位合成了Cu/Zn/Al-CO3-LDHs/ZnO薄膜前体和La-Cu/Zn/Al-CO3-LDHs/ZnO复合薄膜,优化了工艺条件。借助XRD、FT-IR、UV、TG/DTA及电化学测试等手段对LDHs薄膜结构及其性能进行了表征与分析。结果表明,该薄膜中水滑石晶体的ab面平行于基体,薄膜在ZnO模板表面形成多层叠加结构;月桂酸根修饰LDHs薄膜能增强其疏水性能,薄膜与基体结合牢固,对金属锌表现出优异的耐蚀性。     

透明导电薄膜ZnO∶Mn的低温制备及性能研究

利用直流磁控溅射法在室温玻璃衬底上制备出了可见光透过率高、电阻率低的掺锰氧化锌(ZnO∶Mn)透明导电薄膜。实验制备的ZnO∶Mn为六方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。实验结果表明,靶与衬底之间的距离对ZnO∶Mn薄膜的生长速率、残余应力及电学性能有很大影响,而对薄膜的晶粒尺寸和光学性能影响不大。考虑薄膜的电学、光学及力学性能,认为靶与衬底之间的最佳距离为7.0 cm。在此条件下制备的ZnO∶Mn薄膜的电阻率达到4.2×10-4Ω.cm,可见光透过率为86.6%,而残余应力仅为-0.025 GPa。     

退火温度对ZnO/Mo/ZnO透明导电薄膜结构及光电性能的影响

采用电子束蒸发法成功制备了透明导电的ZnO/Mo/ZnO(ZMZ)复合薄膜,研究了不同的退火温度对其电学和光学性质的影响规律。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线能谱仪、紫外可见分光光度计和四探针测试仪等检测手段对样品的性能进行了分析。实验结果表明:随着退火温度的升高,薄膜的结晶程度提高,晶粒尺寸增大;薄膜的电阻率先降低后升高;薄膜的光学透过率先升高后降低。当退火温度为250℃时,ZnO/Mo/ZnO薄膜具有最佳的综合光电性能,在400nm~900nm波长范围内最高透过率为81.4%,平均透过率高于80%,最低电阻率为1.71×10-4Ω·cm,表面电阻为15.5Ω/sq。研究表明所制备的ZMZ复合透明导电薄膜可应用于太阳能电池、液晶显示器等领域。     

GZO/Ag/GZO多层薄膜制备、结构与光电特性的研究

采用射频磁控溅射和离子束溅射联合设备在玻璃衬底上制备出了具有良好附着性、低电阻率和高透过率的GZO/Ag/GZO(ZnO掺杂Ga_2O_3简称GZO)多层薄膜.X射线衍射谱表明GZO/Ag/GZO多层薄膜是多晶膜,GZO层具有ZnO的六角纤锌矿结构,最佳取向为(002)方向;Ag层是立方结构,具有(111)取向.在GZO层厚度一定的情况下,研究了Ag层厚度的变化对多层膜结构以及光电特性的影响.研究发现,当Ag层厚度为10nm时,3层膜的电阻率为9×10~(-5)Ω·cm,在可见光范围内平均透过率达到89.7%,薄膜对应的品质因子数值为3.4×10~(-2)Ω~(-1).     

磁控溅射有机衬底ZnO∶SnO_2透明导电膜的结构和光电特性

采用磁控溅射技术在有机衬底上低温制备出具有低电阻率和良好附着性的ZnO∶SnO透明导电膜。研究了制备ZnO∶SnO薄膜的结构、成分和光电性质。制备薄膜为非晶结构,有机衬底ZnO∶SnO透明导电膜的最低电阻率约10-2Ω·cm,可见光平均透过率>82%。薄膜中的氧偏离理想化学配比,氧空位是薄膜中载流子的主要来源。     

Al-Sn共掺杂ZnO薄膜的结构与光电性能研究

采用射频磁控共溅射法在玻璃衬底上制备出了Al与Sn共掺杂的ZnO(ATZO)薄膜.在固定ZnO∶Al(AZO)靶溅射功率不变的条件下,研究了Sn靶溅射功率对ATZO薄膜的结晶质量、表面形貌、电学和光学性能的影响.结果表明,制备的ATZO薄膜是六角纤锌矿结构的多晶薄膜,具有c轴择优取向,而且表面致密均匀.当Sn溅射功率为5W时,330 nm厚度的ATZO薄膜的电阻率最小为1.49×10-3 Ω·cm,比AZO薄膜下降了22％.ATZO薄膜在400～900 nm波段的平均透过率为88.92％,禁带宽度约为3.62 eV.     

ZnO∶Li压电薄膜制备及其性能研究

ZnO薄膜的高阻特性在压电方面的应用极为重要.采用sol-gel法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了c轴择优取向优良、电阻率高和化学计量比好的掺Li＋（Li/Zn摩尔比分别为0、0.05、0.10、0.15、0.20）ZnO压电薄膜.研究了退火温度、掺杂浓度对ZnO薄膜晶体质量和电学特性的影响.XRD结果表明,ZnO薄膜的c轴择优取向度受退火温度和掺杂浓度的强烈影响;I-V测试表明,掺Li^＋后薄膜的电阻率显著提高,当Li＋掺杂浓度为0.10（Li/Zn摩尔比）、退火温度为600℃时其电阻率达109Ω@cm;XPS分析结果表明,Li＋掺杂对ZnO薄膜中O1s和ZnL3M45M45的结合能以及Zn/O比都有一定的影响,掺杂后化学计量比更好.     

Al2O3缓冲层对以ZnO∶Al为阳极的有机电致发光器件性能的影响

采用直流磁控溅射法制备ZnO∶Al(AZO)透明导电薄膜,薄膜电阻率为5.3×10-4Ω.cm,可见光区平均透过率大于85%。采用施加缓冲层的方法,在AZO和NPB之间加入一层Al2O3绝缘薄膜,提高了AZO阳极有机电致发光器件的性能,分析了Al2O3缓冲层的作用机理。结果表明施加1.5 nm缓冲层后器件的电流效率是单纯AZO阳极器件的3.4倍,同时也高于传统ITO器件。     

退火对ZnO/Cu/ZnO透明导电薄膜性能的影响

室温下利用磁控溅射制备了ZnO/Cu/ZnO透明导电薄膜,采用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)、霍尔效应测量仪和紫外-可见分光光度计研究了薄膜的结构、形貌、电学及光学等性能与退火温度之间的关系。结果表明:退火前后薄膜均具有ZnO(002)择优取向,随着退火温度的升高,薄膜的晶化程度、晶粒粒径及粗糙度增加,薄膜电阻率先降低后升高,光学透过率和禁带宽度先升高后降低。150℃下真空退火的ZnO/Cu/ZnO薄膜的性能最佳,最高可见光透光率为90.5%,电阻率为1.28×10-4Ω·cm,载流子浓度为4.10×1021cm-3。     

热氧化ZnS∶Ga制备ZnO∶Ga薄膜及其光致发光性能

利用化学浴沉积法制备了不同Ga掺杂量的ZnS(ZnS∶Ga)薄膜,并采用热氧化法生长了Ga掺杂ZnO(ZnO∶Ga)薄膜,研究了ZnO∶Ga薄膜的表面形貌、成分及光致发光性能。结果表明:Ga的掺入改变了ZnO薄膜的微观结构、化学计量比、氧空位的相对含量,进而影响了薄膜的光致发光性能。随着Ga掺杂量增加,ZnO薄膜的致密度提高,颗粒尺寸减小;同时改善了ZnO的化学计量比,氧空位相对含量随之减少;ZnO薄膜的紫外光与可见光强度比增大。     

室温下射频磁控溅射制备ZnO∶Al透明导电薄膜及其性能研究

采用射频磁控溅射技术,在室温下,以ZnO∶Al203(2％Al2O3(质量比))为靶材,在石英玻璃基底上,采用不同工艺条件制备了ZnO∶Al(AzO)薄膜.使用扫描电子显微镜观察了薄膜的表面形貌,X射线衍射分析了薄膜的结构,四探针测量仪得到薄膜的表面电阻,轮廓仪测量了薄膜厚度,并计算了电阻率,最后采用分光光度计测量了薄膜的透过率;研究了溅射功率、溅射气压与薄膜厚度对薄膜电阻率及透过率的影响.结果表明:所制备的AZO薄膜具有(002)择优取向,并且发现薄膜厚度对薄膜的光电性能有明显影响,溅射气压和溅射功率对薄膜电学性能有较大影响,但是对薄膜透过率影响不大.当功率为1kW、溅射气压0.052 Pa、AZO薄膜厚度为250nm时,其电阻率为8.38×10-4Ω·cm,波长在550 nm处透过率为89％,接近基底的本底透过率92％.当薄膜厚度为1125 nm时薄膜的电阻率降至最低(6.16×10-4 Ω·cm).     

溶胶-凝胶法制备ZnO:Sn(TZO)薄膜

以普通玻璃为衬底,采用溶胶-凝胶旋涂法制备出c轴择优取向性、高可见光透过率以及低电阻率的ZnO:Sn(TZO)薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、四探针及紫外-可见分光光度计(UV-VIS)等手段,研究了不同Sn掺杂浓度对薄膜的晶体结构、表面形貌、电学和光学特性的影响。实验结果表明,在500℃的空气中热处理,然后在低温环境快速冷却,得到的TZO薄膜均具有六角纤锌矿结构,且呈c轴择优取向,薄膜在可见光范围内平均透光率超过90%,同时当Sn掺杂浓度为3 at.%时,薄膜的电阻率达到最小值8.2×10-1Ω.cm。     

磁控溅射沉积的Ge/ZnO复合多层膜的光致发光特性研究

采用交替溅射Ge和ZnO靶的方法在Si(100)单晶基片上沉积了Ge/ZnO复合多层膜,并对其在空气中不同温度下进行了快速加热处理.在高温处理中部分Ge成分会被氧化转变成Ge的氧化物,XRD结果表明所制备的薄膜是由ZnO、Ge、GeO和GeO2多晶颗粒组成的复合薄膜,且随着温度的升高晶粒的尺寸加大,结晶度提高.光致发光谱的测量显示,经过高温处理过的Ge/ZnO复合多层膜可以在395nm左右发出强的紫光,随着温度的增加紫峰变尖锐且强度大大提高,并有590nm的黄发光峰出现.紫峰的增强是由于薄膜结晶度提高导致激子复合增加的结果,黄峰是由于Ge颗粒引起的局域态相关的跃迁而产生的.