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磁控溅射法制备柔性ZnO:Al薄膜及其光电性能研究

作　者: 张惠
导　师: 沈鸿烈；冯晓梅
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: AZO薄膜 磁控溅射 柔性衬底 霍尔效应 透射光谱 品质因数
分类号: TB43
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


采用射频磁控溅射法在PEN和PET衬底上室温制备了柔性AZO薄膜。结果表明,实验制备的柔性AZO薄膜为六角纤锌矿结构,且具有良好的c轴择优取向。溅射功率、工作气压、衬底种类、Ar气流量等生长条件对薄膜的结构、光电性能有一定影响。工作气压增大恶化薄膜结晶性能,使薄膜电阻率增大,禁带宽度由于Burstein-Moss效应而变窄。在溅射功率为150W,Ar气流量为20sccm和工作气压为0.05Pa的优化条件下,PEN衬底上沉积的AZO薄膜品质因数最高,达到1.78×104Ω-1·cm-1,此时薄膜电阻率、载流子浓度和霍尔迁移率分别为1.11×10-3Ω·cm、4.14×1020cm-3和13.60 cm2·V-1·s-1,薄膜的可见光绝对透射率达到95.70%。在优化生长的AZO薄膜基础上,利用射频磁控溅射法在PET和玻璃衬底上室温制备了AZO/Ag/AZO多层膜,并研究了Ag层厚度、Ag层溅射功率以及衬底种类对多层膜结构和光电性能的影响。结果表明,AZO/Ag/AZO多层膜呈现ZnO（002）和Ag（111）择优取向,且Ag（111）衍射峰强度随Ag层厚度的增加而增大。薄膜导电性随Ag层厚度增加而增强,但在Ag层生长初期,霍尔迁移率由于受界面散射影响而减小。在Ag层溅射功率为200W,Ag层厚度为24nm的优化条件下,薄膜品质因数最高,此时PET上沉积的多层膜电阻率、透射率、品质因数分别达到3.97×10-5Ω·cm、78.67%和6.59×104Ω-1·cm-1。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-11
第一章 绪论  11-22
  1.1 引言  11
  1.2. AZO 薄膜的结构及特性  11-14
    1.2.1 晶体结构  11-12
    1.2.2 电学特性  12-13
    1.2.3 光学特性  13-14
  1.3 AZO/metal/AZO 复合多层膜  14-15
  1.4 柔性AZO 薄膜的研究现状  15-17
  1.5 柔性TCO 薄膜的制备方法  17-19
    1.5.1 磁控溅射法  17-18
    1.5.2 真空蒸镀法  18-19
    1.5.3 离子镀  19
  1.6 柔性TCO 的应用与展望  19-20
  1.7 本文研究思路及内容  20-22
第二章 薄膜制备及表征方法  22-30
  2.1 磁控溅射镀膜  22-23
    2.1.1 柔性衬底的选择  22
    2.1.2 衬底清洗  22
    2.1.3 实验设备及操作步骤  22-23
  2.2 薄膜性能表征技术  23-30
    2.2.1 X 射线衍射（XRD）分析  24-25
    2.2.2 原子力显微镜（AFM）  25-26
    2.2.3 紫外-可见（UV-VIS）光谱  26
    2.2.4 霍尔效应（Hall effect）  26-29
    2.2.5 台阶仪  29-30
第三章 柔性AZO 薄膜实验结果与讨论  30-45
  3.1 引言  30
  3.2 实验参数  30-31
  3.3 腐蚀坑深度的影响  31-32
  3.4 溅射功率的影响  32-33
  3.5 工作气压的影响  33-38
    3.5.1 结构形貌分析  33-35
    3.5.2 电学性能分析  35-36
    3.5.3 光学性能分析  36-37
    3.5.4 品质因数分析  37-38
  3.6 衬底的影响  38-42
    3.6.1 结构形貌分析  38-39
    3.6.2 电学性能分析  39-40
    3.6.3 光学性能分析  40-41
    3.6.4 品质因数分析  41-42
  3.7 A r 气流量的影响  42-43
    3.7.1 电学性能分析  42
    3.7.2 光学性能分析  42-43
  3.8 本章小结  43-45
第四章 柔性AZO/Ag/AZO 多层膜实验结果与讨论  45-59
  4.1 引言  45
  4.2 实验参数  45-46
  4.3 Ag 层厚度的影响  46-52
    4.3.1 结构分析  46
    4.3.2 电学性能分析  46-48
    4.3.3 光学性能分析  48-51
    4.3.4 品质因数分析  51-52
  4.4 Ag 层溅射功率的影响  52-55
    4.4.1 电学性能分析  52-53
    4.4.2 光学性能分析  53-54
    4.4.3 品质因数分析  54-55
  4.5 衬底的影响  55-57
    4.5.1 电学性能分析  55-56
    4.5.2 光学性能分析  56-57
    4.5.3 品质因数分析  57
  4.6 本章小结  57-59
第五章 结论与展望  59-61
参考文献  61-67
致谢  67-68
在学期间的研究成果及发表的学术论文  68

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工业通用技术与设备 > 薄膜技术
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