Al摻雜濃度、襯底和退火時(shí)間對(duì)ZnO薄膜特性的影響.pdf

1、ZnO:Al(AZO)薄膜因其低電阻率與高可見(jiàn)光區(qū)透射率有望替代ITO,成為主要的透明導(dǎo)電氧化物(TCO)材料。相對(duì)于ITO材料,AZO薄膜原材料豐富,價(jià)格低廉且無(wú)污染,是理想的透明導(dǎo)電氧化物材料。目前用以制備AZO薄膜方法有多種,其中磁控濺射技術(shù)因其高的沉積速率與均勻性被認(rèn)為是重要的制備AZO薄膜的技術(shù)之一。
　　本論文通過(guò)射頻反應(yīng)磁控濺射方法研究了相同條件下,不同Al對(duì)ZnO薄膜的結(jié)構(gòu)及光學(xué)特性的影響,從而為ZnO薄膜的應(yīng)用提

2、供一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論基礎(chǔ)。
　　主要研究結(jié)果如下:采用射頻反應(yīng)磁控濺射方法在玻璃襯底上制備出Al摻雜ZnO薄膜,并研究了薄膜的微觀結(jié)構(gòu),表面形貌及光學(xué)特性。結(jié)果表明,未摻雜時(shí)ZnO薄膜呈現(xiàn)出較強(qiáng)的(002)衍射峰,這表明薄膜具有垂直于基底平面較好的c軸擇優(yōu)取向,結(jié)晶較好,是單晶體。摻雜Al原子后,薄膜均出現(xiàn)(100)、(002)、(101)三個(gè)峰,呈現(xiàn)出多晶形態(tài)。通過(guò)分析薄膜的透射光譜得到,樣品在可見(jiàn)光區(qū)的平均透射率均約在85％以

3、上,薄膜的吸收邊向短波長(zhǎng)移動(dòng)。對(duì)AZO薄膜,影響薄膜透射率的是自由載流子,隨著摻雜量的增加,透射率逐漸降低,這與直流磁控濺射制備AZO薄膜的透射率結(jié)果一致。而對(duì)未摻雜的ZnO薄膜卻顯出比摻雜后較低的透射率,我們認(rèn)為這和薄膜的不均勻及薄膜與襯底材料的界面有關(guān)。通過(guò)線性擬合得出,隨著摻雜量的增加,樣品光學(xué)帶隙值逐漸增大,吸收邊藍(lán)移,這與透射結(jié)果一致。這與采用量子限域模型對(duì)薄膜的光學(xué)帶隙作出相應(yīng)的理論計(jì)算所得結(jié)果的變化趨勢(shì)完全一致。因此量子限