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透明导电氧化物(TCO)薄膜因具有优良的光电性能而备受关注。目前,应用较为广泛的是铟锡氧化物(ITO)薄膜,但由于铟为稀有元素,在自然界的贮存少,价格高且有毒；这些使得ITO薄膜的应用受到了限制。而氧化锌(ZnO)以及掺杂的氧化锌薄膜有稳定性好、原材料丰富、价格低廉以及无毒等优点,逐渐受到青睐。根据不同的应用,在ZnO薄膜中掺杂不同的元素,主要掺杂元素有Al,Ga,In,B,Si,Ge,Ti,Zr以及F等,这些薄膜的制备比较容易实现,且具有优异的性能。其中,ZnO掺Al(AZO)薄膜具有优良的光电特性和稳定性。然而AZO薄膜与衬底之间的晶格失配较大,两者的热膨胀系数也相差较大,这就导致了AZO薄膜中存在着残余应力。退火是消除应力改善薄膜性能的重要方法。快速退火(RTA, Rapid Thermal Annealing)采用卤钨灯作辐射热源,它升、降温的速率快,大大减小了样品表面氧吸附几率。因此采用快速退火的方法对AZO薄膜进行后处理以改善其性能。本论文采用直流磁控溅射法在玻璃衬底上制备了完全相同的两组AZO薄膜。一组在0.5 Pa的真空度下以500℃为固定温度进行快速退火,其退火时间分别为：30s、60s、90s以及120s,研究退火时间对薄膜结构(表面形貌、应力和结晶状况)、光电特性的影响；另一组在0.5 Pa的真空度下以60s为固定时间进行快速退火,其退火温度分别为：300℃,500℃,550℃以及600℃,研究退火温度对薄膜结构(表面形貌、应力和结晶状况)、光电特性的影响。采用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、霍耳测试仪以及紫外-可见光分光光度计等分别对AZO薄膜的表面形貌、结构、电学和光学性质进行测量。AZO薄膜在未退火时,其品质因子为1.04×10-2Ω-1。其表面均方根粗糙度(Rrms)为4.61nm；衍射峰的峰位为34.19°,晶粒大小为36.2nm,薄膜表面的应力为-2.95×109N／m2；其电阻率为9.90×10-4Ω·cm,载流子浓度为6.23×1020cm-3,迁移率为10.03cm2·v-1·s-1；其平均透过率为83.2%,禁带宽度为3.70eV。随着快速退火温度的增加,退火时间的延长,AZO薄膜的表面平整度得到改善,趋于平滑；其衍射峰的峰位逐渐靠近标准的ZnO晶体衍射峰(34.40°),AZO薄膜表面的应力逐渐减小,且晶粒慢慢长大；AZO薄膜的电学性质也得到改善,透过率进一步提高。当快速退火温度为500℃,退火时间为60s时,AZO薄膜品质因子最佳为8.41×10-2Ω-1；其表面粗糙度Rrms为3.48 nm；衍射峰的峰位为34.28°,晶粒大小为43.4nm,薄膜表面的应力为-1.71×109N／m2；此时AZO薄膜的电阻率为3.47×10-4Ω·cm,载流子浓度为1.23×1021cm-3,迁移率为14.67 cm2.v-1·s-1；其平均透过率为92.3%,禁带宽度为3.75eV。