柔性衬底上沉积CdO透明导电薄膜的研究

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透明导电薄膜是指在可见光范围内平均透过率达到75%以上,并且电阻率小于10-3Ω·cm的薄膜,研究最多的有In、Zn、Sb和Cd等的氧化物,也包括这些金属的多元氧化物薄膜材料。透明导电薄膜被广泛应用于太阳能电池、平面显示、薄膜晶体管(TFT)等领域,其中航空航天器和巡航导弹等也需用透明导电薄膜。在诸多透明导电薄膜中,CdO薄膜是一种立方晶系、直接带隙半导体,其禁带宽度为2.3eV,由于载流子浓度高、透过率高、成本低以及在室温状态下易沉积等特点而更广受关注。   本文总结了目前研究的比较多的透明导电薄膜,并对各种生长技术和原理做了比较系统的论述。本论文在室温下采用射频磁控溅射,在PET柔性衬底和玻璃上制备了结晶取向性良好的CdO薄膜;利用X射线衍射仪、四探针,紫外-可见光谱仪、扫描电子显微镜等对CdO薄膜的结构性能、电学性能和光学性能进行了测试和分析;研究了氧气流量、衬底温度、溅射功率、溅射时间等各种工艺参数对CdO薄膜性能的影响;利用Al和Cd靶溅射时间的不同实现对Al2O3和CdO薄膜厚度的控制,实现调节双层增透膜从而提高透射率的作用,并研究不同厚度的Al2O3薄膜对CdO薄膜光学性能的影响;最终在良好电学性能的基础上提高了CdO薄膜在可见光波长范围内的透射率。   研究结果表明:(1)CdO薄膜电阻率会随着氧气流量的增加先缓慢上升,达到15sccm时,电阻率急剧增大;(2)衬底加热使CdO薄膜的电阻率下降而透光率无显著变化;(3)随着溅射功率和溅射时间的增加,薄膜的方块电阻减小,但是透射率减小;(4)相对于单层CdO薄膜,Al2O3-CdO双层结构的透明导电薄膜的平均透光率得到了很大的提高;(5)保持CdO薄膜厚度不变,薄膜在各个波段的增透效果取决于Al2O3薄膜厚度,Al2O3薄膜厚度为55nm时双层膜在可见光范围内透光率最高,Al2O3薄膜厚度为82nm时双层膜在红外光范围内透光率最高。  
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