射频溅射制备ZnO:Al透明导电薄膜及性能研究

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本文首先对透明导电薄膜(TCO)的发展进行了总结,讨论了铝搀杂氧化锌薄膜(AZO)的性能优点,之后对AZO薄膜的晶体结构、搀杂、制备方法、用途进行了综合描述,并指出了透明导电薄膜的发展趋势。在此基础上,使用射频磁控溅射的方法在聚酯(PET)胶片表面沉积了AZO薄膜,通过改变沉积压强,射频功率等参数,使薄膜出现了不同的形貌,织构和不同的光学、电学性能,并使用原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)、分光光度计和方阻测量装置对薄膜的结构和性能进行了测试,得到了以下的结论: 1.Ar压强对薄膜的结构,形貌和光电性能等有重大的影响。当沉积压强从0.2Pa升高到2.0Pa时,得到以下的研究结果:1) 由于碰撞次数的增加,薄膜的厚度减小,沉积速率下降;2) AZO薄膜的颗粒尺寸明显变大,薄膜的表面粗糙度也大大的增加;3) EDS分析表明,薄膜的组成变化比较复杂,Zn/Al的原子比在1.5Pa附近有一个最大值;4) AZO薄膜的方阻迅速增加,电阻率也迅速增大,在0.2Pa下最小电阻率为3×10-4Ωcm;5) 在各个压强下制备AZO薄膜的可见光透过率能达到90%以上,禁带宽度明显减小,蓝移现象很明显。 2.随着射频功率的增加,我们发现:1) 薄膜的厚度和生长速度均迅速上升;2) 薄膜的颗粒尺寸先减小,之后由于衬底温度的交叉影响,又开始增大,但是薄膜的表面粗糙度则呈上升趋势:3) 在125~150W之间,Zn/Al的原子比有一个最小值,这里最接近靶材的成分;4) AZO薄膜的方阻和电阻率都迅速减小;5) 功率对薄膜的透光曲线的形状影响很大,低的功率下制备的薄膜的透光范围更大,禁带宽度也越大。
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