ZnO：Al透明導(dǎo)電薄膜的自由基輔助磁控濺射制備工藝及性能表征.pdf

1、透明導(dǎo)電ZnO∶Al(AZO)薄膜因其優(yōu)異的電學(xué)和光學(xué)性能而被應(yīng)用于太陽能電池和平板顯示等領(lǐng)域。AZO透明導(dǎo)電薄膜因其原材料豐富且無毒性，是取代ITO成為下一代透明導(dǎo)電材料的有力競爭者。自由基輔助濺射鍍膜機(jī)(RadicalAssisted Sputtering Coater，簡稱RAS)是一種新型的鍍膜機(jī)，它在高沉積速率、低成本、工業(yè)化生產(chǎn)方面具有突出的優(yōu)勢。因此，研究利用RAS制備透明導(dǎo)電AZO膜的工藝參數(shù)，具有重要的工業(yè)應(yīng)用意義。本

2、論文研究了濺射靶材、氧分壓、Al含量、濺射功率以及退火條件等工藝參數(shù)對AZO薄膜的結(jié)構(gòu)與性能的影響，研究了利用自由基輔助磁控濺射法制備透明導(dǎo)電AZO薄膜的工藝，并對獲得的AZO薄膜進(jìn)行了表征。
　　 本論文內(nèi)容分為五章，具體如下：
　　 第一章介紹了透明導(dǎo)電薄膜的分類及其研究歷史，介紹了ZnO∶Al薄膜的常用制備方法以及利用自由基輔助濺射法制備AZO薄膜的優(yōu)勢。此外，還介紹了在磁控濺射鍍膜過程中影響工藝穩(wěn)定性的各種因素。

3、
　　 第二章介紹了自由基輔助磁控濺射的基本原理、鍍膜設(shè)備的主要參數(shù)、樣品的制備以及樣品的各種表征手段，包括XRD、SEM、XRF、UV-Vis-IR、XPS、Van der Pauw法等方法。
　　 第三章研究了在利用RAS制備AZO薄膜的過程中，Zn靶、Al靶的放電電壓隨著氧化區(qū)氧流速的變化特征，研究了樣品鼓的轉(zhuǎn)速對放電電壓穩(wěn)定性的影響。
　　 第四章研究了利用Zn靶、Al靶共濺射的方法制備透明導(dǎo)電AZO薄膜

4、的工藝。研究了Al含量、氧分壓(改變氧化區(qū)氬流速和氧流速)以及不同氣氛中退火處理對AZO薄膜的電學(xué)和光學(xué)性能的影響。
　　 第五章初步探討了利用合金靶制備AZO薄膜的工藝。分析了實(shí)驗(yàn)中遇到的一些問題，如AZO薄膜性能對氧流速的依賴過于敏感等問題，為下一步開發(fā)更加適合于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的利用磁控濺射制備AZO薄膜的工藝提供了依據(jù)。
　　 通過本論文的研究工作，我們主要得出以下一些結(jié)論：
　　 (1)金屬Zn濺射靶材表面氧

5、化狀態(tài)的改變是引起濺射工藝不穩(wěn)定的主要原因。樣品鼓轉(zhuǎn)速的變化可以改變真空室內(nèi)的氧氣分布，引起靶材表面狀態(tài)的改變，從而導(dǎo)致放電電壓的變化。
　　 (2)AZO薄膜的透過率與薄膜的氧化程度密切相關(guān)，而Al的有效摻雜是決定AZO薄膜導(dǎo)電性的重要影響因素；AZO薄膜載流子遷移率的大小取決于薄膜的中性雜質(zhì)濃度的大小。
　　 (3)利用磁控濺射獲得的AZO薄膜，在氫氣氣氛中經(jīng)550℃退火處理后，樣品的電阻率達(dá)到6.45×10-4Ω·