脈沖調(diào)制射頻磁控濺射制備摻鋁氧化鋅薄膜的研究.pdf

1、透明導電氧化物薄膜(TCO)是一種廣泛應用的光電薄膜,其中SnO2摻In(ITO)薄膜制備工藝成熟,已在工業(yè)生產(chǎn)中獲得大范圍應用。氧化鋅摻鋁(AZO)薄膜作為一種具有較低電阻率和可見光區(qū)高透過率的透明導電氧化物薄膜,因其相較于氧化銦錫(ITO)具有原材料豐富、無毒性、易刻蝕、化學性能穩(wěn)定等特點,已經(jīng)作為ITO薄膜的替代而受到廣泛的研究與開發(fā)。但是目前對AZO薄膜的研究主要集中在基片溫度、工作氣體成分及氣壓等工藝參數(shù)對沉積薄膜的性能影響上

2、,對激勵源的研究也局限于直流源和連續(xù)射頻源,鮮有脈沖調(diào)制射頻激勵源應用于磁控濺射技術的相關研究報導。本文分別采用射頻磁控濺射和脈沖調(diào)制射頻磁控濺射的方法,使用Al摻雜濃度為2％wt的AZO陶瓷靶材,在普通玻璃上制備AZO透明導電薄膜。通過X射線衍射儀、四探針測試儀、紫外可見分光光度計分別對薄膜的結構性能、電學性能、光學性能進行表征。進行了如下工作:
　　1.采用連續(xù)射頻磁控濺射的方法,研究基片溫度、工作氣壓、濺射功率這三個主要工藝

3、參數(shù)對沉積AZO薄膜的結構、電學性能、光學性能的影響。綜合得到最優(yōu)工藝條件:基片溫度300℃、工作氣壓0.35Pa、濺射功率200W、靶基距60mm、濺射時間30min、氬氣流量15sccm。在此條件下得到方塊電阻為23Ω/□,可見光區(qū)平均透過率為84.3%的AZO薄膜。
　　2.選擇上述射頻磁控濺射制備AZO薄膜的最優(yōu)工藝條件,在脈沖調(diào)制射頻功率情況下,研究脈沖調(diào)制射頻源占空比變化對AZO薄膜性能的影響。設定相同濺射時間和一定薄

4、膜厚度進行兩組對照實驗:
　　(1)在相同濺射時間(30min)下,由于脈沖功率對沉積速率的調(diào)制作用,60%占空比下脈沖沉積的AZO薄膜具有最佳性能,方塊電阻達到17Ω/□,可見光區(qū)平均透過率為84.1%。
　　(2)考慮到薄膜厚度對薄膜性能的影響,根據(jù)薄膜時間平均沉積速率的一致性,在不同占空比下(20%、40%、60%、80%),通過適當延長低占空比情況時濺射時間,制得了厚度一定(500~600nm)AZO薄膜。其中40%

5、占空比下脈沖沉積的薄膜具有更好的性能。并在200W峰值功率、0.35Pa工作氣壓、60mm靶基距、300℃基片溫度、15sccm氬氣流量最佳工藝條件下,選40%占空比、濺射時間45min,得到了方塊電阻14Ω/□,可見光區(qū)平均透過率達到85%的AZO薄膜。
　　本文提出的脈沖調(diào)制射頻功率方法為磁控濺射制備透明導電薄膜工藝提供了一種新途徑。相比于射頻濺射的方法,本方法通過對薄膜沉積速率的有效“調(diào)制”,提高了成膜質(zhì)量。同時因其在相同平