透明导电氧化物薄膜广泛应用于平板显示器、太阳能电池等光电器件。目前多使用ITO材料,但ITO存在成本高,有毒性,在氢等离子体不稳定等缺点,所以要寻找ITO的替代材料。铝掺杂氧化锌(ZnO:Al,即ZAO)便是热点候选材料之一,它不仅成本低廉,而且具有可与ITO材料相媲美的潜在光电性能。　　以纳米级的 ZnO和 Al2O3粉体为原材料,经过湿式机械球磨得到了 Al2O3/ZnO混合粉体,采用模压成型+常压固相烧结工艺制备了直径为60mm,Al2O3掺杂量为1wt％~4wt%之间的ZAO陶瓷靶材。分析表明,靶材为多晶纤锌矿结构,并存在第二相:ZnAl2O4;随着掺杂量的增加,有细化晶粒的作用;靶材的致密度超过了95%,最低电阻率可达10-2Ω·cm,能够满足直流磁控溅射系统对靶材的要求。　　在常温和纯氩气气氛中,采用直流磁控溅射工艺在载玻片衬底上制备了ZAO透明导电薄膜。研究了掺杂量、溅射功率、氩气压强、热处理温度和溅射时间对薄膜微观结构、光电性能的影响。同时,研究了5‰的盐酸溶液对表面形貌的影响,以及光刻性能。使用XRD、SEM、EDS、四探针、紫外-可见光分光光度计和金相显微镜等对薄膜进行表征。结果表明:ZAO薄膜具有沿 c轴择优取向生长的纤锌矿结构,无Al2O3或ZnAl2O4相;工艺参数对透光率的影响较小,最高透光率可达90%;掺杂时, Al3+替代Zn2+产生自由电子导致电阻率降低,由于离子半径的差异导致衍射峰向低角度偏移;薄膜的电阻率随着功率的增加而降低,但表面形貌从包含离散分布的晶核状态过渡到光滑形态,再到陷光结构,沉积速率与溅射功率满足准线性关系;随着氩气压强的增大,电阻率先减小后增大,晶粒形状由“片状”向“球状”转变;真空热处理有利于薄膜结晶质量的提高和应力的消除以及防止对氧的吸附,使电阻率下降;不同厚度的薄膜由于生长机制和结晶质量的差异,方块电阻随着厚度的增加而下降;盐酸溶液对光滑表面的腐蚀可以获得陷光结构非常好的形貌,对“片状”和“球状”表面的短时间腐蚀可以平整化表面,但长时间则加剧了薄膜的粗糙度;光刻结果显示薄膜在稀释的王水中具有良好的刻蚀性,刻蚀无残留,与ITO薄膜的光刻工艺兼容。　　对不同的应用领域来说,对薄膜表面形貌要求不一样,平板显示器要求光滑,而a-Si:H太阳能电池则要求陷光结构,本实验针对不同的表面形貌要求有不同的最佳工艺参数。光滑表面的参数是,掺杂量3wt%,功率80W,压强1.5Pa,热处理温度320℃,靶基距离67mm,其电阻率8.6×10-4Ω·cm;陷光结构的是,掺杂量3wt%,功率120W,压强0.8Pa,热处理温度320℃,靶基距离67mm,其电阻率8.1×10-4Ω·cm。