反應濺射制備高透明導電ZnO、FZO及AZO薄膜的研究.pdf

1、ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterinEngineeringStudyonHighlyTransparentConductiveZnO，F(xiàn)ZOandAZOThinFilmsbyReactiveMagnetronSputteringMasterCandidate：Major：一■SUDerVlS0r：XieTingM

2、aterialsScienceandEngineeringProfZhuBailinWuhanUniversityofScienceandTechnologyWuhan，Hubei430081，PRChinaMay2016摘要ZnO基薄膜作為ITO薄膜最有可能的替代材料之一，得到了廣泛關注。不同于常用的金屬或氧化物靶材，本論文以Z∥ZnO、Zn／ZnO／ZIlF2混合物以及表面粘貼Al片的Zn／ZnO混合物(Al@Zn／ZnO)為靶材，

3、在基底溫度(Ts)為150和300℃，濺射氣氛為Ar02和心H2下反應濺射制備ZnO、F摻雜ZnO(FZO)和甜摻雜ZnO(AZO)薄膜。通過干涉顯微鏡、XRD、Hall效應測試儀、紫外可見分光光度計研究了Ts以及02和H2流量對薄膜結構及透明導電性能的影響。研究結果表明，三種薄膜厚度隨著02流量增加而增加，但隨著H2流量增加而降低。Ts升高，心H2氣氛中沉積的三種薄膜厚度減小，Ar02氣氛中沉積的三種薄膜厚度沒有明顯的變化。另外，盡管

4、靶材中分別含有Zn、ZnF2、A1等成分，但三種薄膜的XRD圖中均只檢測到ZnO纖鋅礦結構的特征峰。對于ZnO和FZO薄膜，當Ts為150℃時，只有通入合適流量的02或H2，薄膜才能保持(002)擇優(yōu)取向、較高的結晶度以及較小的壓應力，同時在薄膜中形成高濃度Vo和／或Hi等缺陷，因此有效降低薄膜的電阻率，并保持高的透光率，從而達到較高的品質因子。相對于150℃，當Ts增加到300℃，薄膜結晶度提高，并始終保持強的(002)方向的擇優(yōu)取向

5、；Ar02氣氛制備的薄膜導電性有所增加，因此其品質因子增強，但斛H2氣氛下制備薄膜的導電性反而降低，從而導致薄膜品質因子下降。對Ts=300。C時制備的薄膜，同樣，只有在合適的02或H2流量下，薄膜保持較高的結晶度和透光性。總的來看，兩種薄膜的禁帶寬度主要由BM效應決定。對于AZO薄膜，心H2氣氛下制備時，薄膜基本上為非晶態(tài)，并呈高阻態(tài)。在兩種Ts下，隨02流量增加，薄膜始終保持強的(002)擇優(yōu)取向，導電性能呈逐漸增強的趨勢；當02流