Ag/AZO透明导电薄膜表面激光刻蚀结构及其性能研究

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掺铝氧化锌(AZO)是透明导电氧化物(TCO)的一种,由于其制备成本低、无毒、具有良好的化学和热稳定性以及透明度高等优点,成为具有较好发展前景的透明导电薄膜。AZO透明导电薄膜已经获得了广泛的技术应用,包括压力传感器、太阳能电池、光电器件和液晶显示器等。由于在应用中对材料性能要求变得更加严格,当前薄膜的特性也在实验研究中不断被突破提高,拥有对可见光的高透过性和良好的导电性的薄膜一直是研究工作者追求的目标。目前关于提高薄膜性能的研究很多,有复合金属层、激光加工等方法。关于薄膜复合金属层有复合单层也有复合多层金属的研究,对于激光加工的研究很多都仅限对于激光参数和激光类型的研究,而在激光加工过程中施加辅助措施的研究却不多见。超声振动以其可以减少基底热损伤、使晶粒分布更加均匀的优势在金属制造制备方面广泛应用。基于此,本文在AZO薄膜表面复合金属层,并在AZO基透明导电薄膜表面进行激光刻蚀,研究了线间距、倾斜角和加密结构对薄膜性能的影响。最后又在激光刻蚀的过程中辅以超声振动,以此来使薄膜的性能得到进一步提高,也取得了有一定意义的研究结果:1、首先在商售的AZO玻璃表面采用射频磁控溅射法镀上了5 nm厚的Ag层。在Ag/AZO薄膜表面激光刻蚀光栅结构,研究了不同线间距和倾斜角对薄膜表面形貌、晶体结构、透光率、导电性和综合性能的影响。由最终结果可知,当线间距为200μm时,Ag/AZO薄膜的性能最佳,其平均透光率为78.45%(400~800nm),方块电阻为9.78Ω/sq,品质因子为0.90×10-2Ω-1。当倾斜角为90°时,薄膜的平均透光率为85.68%(400~800 nm),方块电阻为9.79Ω/sq,薄膜的品质因子为2.18×10-2Ω-1,此时薄膜的综合性能最好。2、在光栅的线间距为200μm和倾斜角为90°的基础之上,在Ag/AZO薄膜表面激光刻蚀加密结构。研究不同的加密结构对薄膜表面形貌、晶体结构、透光率、导电性和综合性能的影响。实验结果表明,当加密结构为圆形时Ag/AZO薄膜表现出较好的综合性能,此时薄膜的平均透光率为86.93%(400~800 nm),方块电阻为9.74Ω/sq,薄膜的品质因子为2.50×10-2Ω-1。3、在上述得到的最佳的线间距、倾斜角和加密结构的情况下,在Ag/AZO薄膜表面激光刻蚀加密结构的过程中施加超声振动,研究不同的振动功率对薄膜表面形貌、晶体结构、透光率、导电性和综合性能的影响,以确定当薄膜达到最佳的综合性能时振动功率的大小。当振动功率为300 W时,此时Ag/AZO薄膜的综合性能最佳,平均透光率为87.33%(400~800 nm),方块电阻为9.72Ω/sq,品质因子为2.65×10-2Ω-1。
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