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随着科技的发展,透明导电薄膜得到了越来越多的应用,例如各类触摸屏、太阳能电池、液晶显示器等。到目前为止,最常用的是基于In2O3,ZnO或SnO2透明导电氧化物(Transparent and Conductive Oxides,TCO),但是新型的设备对透明导电材料提出了更高的要求,比如更低的电阻率、更高的透过率和更好的环境稳定性等。介电层/金属层/介电层(Dielectric/Metal/Dielectric,D/M/D)结构多层透明导电薄膜由于可以得到优于单层TCO或金属电极的光学、电学性能,而且可以在低温下沉积到廉价的塑料衬底上,因此是一种很好的替代品。 本论文中,首先根据电磁波传播矩阵理论模拟不同结构多层薄膜在550nm处透过率并选取最优结构,之后利用磁控溅射方法在K9玻璃和PET塑料(Polyethylene Terephthalate)衬底上分别制备了ZnS/Ag/ZnS(ZAZ)和ZnS-SiO2/Ag/ZnS-SiO2多层薄膜。为了获得更优良的光、电性能,对部分样品进行了退火处理。通过掠面X射线衍射(Glancing angle X-Ray Diffraction,GXRD)和聚焦离子束扫描电子显微镜(Focused Ion Beam Scanning ElectronMicroscopy,FIB-SEM)对样品的微观结构和表面形貌进行表征。样品的电学性能和光学性能则分别用Hall效应测试仪和紫外/可见分光光度计进行了测试。 考虑到样品的导电性能,在K9玻璃上分别制备了ZnS(43nm)/Ag(10nm)/ZnS(43nm)和ZnS(43nm)/Ag(12nm)/ZnS(43nm)多层薄膜。GXRD结果表明ZnS和Ag均为非晶态。光学、电学性能测试结果显示Ag膜层厚度对样品性能影响很大,当Ag膜层厚度为12nm时样品性能较优,其最高透过率达到83.3%,表面电阻最低为14.1Ω/sq,性能指数为8.52 mΩ-1。 为了进一步提高样品的透光性能和导电性能,在K9玻璃上制备了ZnS-SiO2(46nm)/Ag(11 nm)/ZnS-SiO2(46nm)多层薄膜。实验结果表明样品在200℃退火后性能最优,最高透过率为88.4%,表面电阻达到9.7Ω/sq,性能指数为25.9mΩ-1。对300℃退火后样品的X射线光电子能谱测(X-ray PhotoelectronSpectroscopy,XPS)测试结果表明:退火加速了Ag粒子的扩散,导致样品光、电性能的下降。为了测试样品的环境稳定性,我们将样品在85℃,85%RH条件下老化100h,之后将其与老化前样品进行对比,结果显示样品性能变化较小,显示出优良的湿热稳定性。 为了进一步拓展ZnS-SiO2/Ag/ZnS-SiO2多层薄膜的应用,在PET衬底上制备了同样结构的薄膜并对其分别进行了弯折和老化测试。结果显示PET衬底较大程度地降低了样品的光、电性能,样品最大透过率为71.57%,表面电阻最低为35.44Ω/sq,性能指数降至0.716 mΩ-1。老化实验结果显示样品具有优异的环境稳定性,而弯曲实验则表明样品在1000次弯折后透光率下降较多,导电性能下降严重。