室温下射频磁控溅射制备ZnO∶Al透明导电薄膜及其性能研究

采用射频磁控溅射技术,在室温下,以ZnO∶Al203(2％Al2O3(质量比))为靶材,在石英玻璃基底上,采用不同工艺条件制备了ZnO∶Al(AzO)薄膜.使用扫描电子显微镜观察了薄膜的表面形貌,X射线衍射分析了薄膜的结构,四探针测量仪得到薄膜的表面电阻,轮廓仪测量了薄膜厚度,并计算了电阻率,最后采用分光光度计测量了薄膜的透过率;研究了溅射功率、溅射气压与薄膜厚度对薄膜电阻率及透过率的影响.结果表明:所制备的AZO薄膜具有(002)择优取向,并且发现薄膜厚度对薄膜的光电性能有明显影响,溅射气压和溅射功率对薄膜电学性能有较大影响,但是对薄膜透过率影响不大.当功率为1kW、溅射气压0.052 Pa、AZO薄膜厚度为250nm时,其电阻率为8.38×10-4Ω·cm,波长在550 nm处透过率为89％,接近基底的本底透过率92％.当薄膜厚度为1125 nm时薄膜的电阻率降至最低(6.16×10-4 Ω·cm).     

磁控溅射法制备掺杂ZnO透明导电薄膜及其研究进展

磁控溅射技术以其显著的优点已成为工业镀膜主要技术之一。充分发挥磁控溅射镀膜技术的现有优势,寻找新的增长点,成为近年来人们研究的热点。介绍了磁控溅射镀膜技术的原理、特点;总结了近来磁控溅射法制备掺杂ZnO薄膜,主要是Al掺杂、Si掺杂、Al-H共掺杂ZnO薄膜的研究进展。并在此基础上对掺杂ZnO透明导电薄膜的发展趋势进行了展望。     

直流磁控溅射法制备ZnO：Zr透明导电薄膜及性能研究

利用直流磁控溅射法在玻璃衬底上制备了ZnO光电性能的影响.研究结果表明,厚度对薄膜的结构和电学性能有很大的影响.制备的ZZO薄膜为六角纤锌矿结构的多晶薄膜,具有C轴择优取向.在厚度为593nm时,薄膜的电阻率具有最小值1.9×10-3Ω·cm.所制备薄膜样品的可见光平均透过率都超过93%.     

射频磁控溅射法低温制备ZnO：Zr透明导电薄膜及特性研究

利用射频磁控溅射法在室温水冷玻璃衬底上制备出了可见光透过率高、电阻率低的掺锆氧化锌(ZnO:Zr)透明导电薄膜.讨论了薄膜厚度对ZnO:Zr薄膜结构、形貌、光电性能的影响.实验结果表明,厚度对ZnO:Zr薄膜的形貌和电学性能有很大影响.SEM和XRD研究结果表明,ZnO:Zr薄膜为六角纤锌矿结构的多晶薄膜,具有垂直于衬底方向的C轴择优取向.当厚度为300nm时,薄膜的电阻率具有最小值1.77×10-3Ω·cm.所制备薄膜具有良好的附着性能,其可见光区平均透过率超过92%.     

直流磁控溅射法制备ZnO∶Zr透明导电薄膜及性能研究

利用直流磁控溅射法在玻璃衬底上制备了ZnO∶Zr(ZZO)透明导电薄膜。研究了厚度对薄膜结构及光电性能的影响。研究结果表明,厚度对薄膜的结构和电学性能有很大的影响。制备的ZZO薄膜为六角纤锌矿结构的多晶薄膜,具有c轴择优取向。在厚度为593nm时,薄膜的电阻率具有最小值1.9×10-3Ω·cm。所制备薄膜样品的可见光平均透过率都超过93%。     

ZnO：Al透明导电薄膜的研制

介绍用直流平面磁控溅射方法制备掺铝的氧化锌透明并研究了其特性，阐述了金属氧化物透明导电薄膜研究的发展情况及其应用前景，并讨论了氧化锌掺铝薄膜的优点。介绍了ＺｎＯ：Ａｌ薄膜的制备情况：靶的制备及薄膜的制备过程，测量了薄膜的光电特性，包括透射比，折射率，消光系数，方块电阻，电阻率，载流子浓度和迁移率等参数，并分析了各种实验条件对薄膜性能的影响。     

溅射氩气压对射频磁控溅射制备ZnO∶Al薄膜性能的影响

采用磁控溅射方法在玻璃衬底上使用掺杂3%(质量分数)Al2O3的ZnO陶瓷靶材制备出了掺铝氧化锌(ZnO∶Al,AZO)透明导电薄膜。分别用XRD、SEM、四探针测试仪、紫外-可见分光光度计对薄膜的性能进行了表征和分析。研究了溅射过程中不同氩气压强(0.3~1.2Pa)对薄膜结构、形貌及光电性能的影响。XRD测试结果表明,所制备的薄膜均具有呈c轴择优取向的纤锌矿结构。当氩气压强为0.3Pa时,AZO薄膜的电阻率最低为6.72×10-4Ω·cm。所有样品在可见光波段的平均透过率超过85%。     

银基透明导电薄膜制备及其性能研究

采用磁控溅射方法制备了ZnO/Ag/ZnO、AZO/Ag/AZO三层和AZO/LiF/Ag/LiF/AZO、AZO/Al/Ag/Al/AZO五层透明导电薄膜,该体系薄膜450~700 nm的平均透过率在80%以上,方块电阻约5Ω/sq。插入LiF和Al的AZO/LiF/Ag/LiF/AZO和AZO/Al/Ag/Al/AZO导电薄膜在723 K退火后方块电阻分别为5.7Ω/sq和7.6Ω/sq,而AZO/Ag/AZO薄膜电阻快速上升到27Ω/sq。这表明五层结构的透明导电薄膜相比三层结构的导电薄膜明显的提高了热稳定性。可能原因是插入的LiF或Al层能抑制Ag原子的扩散和团聚。     

室温直流反应磁控溅射制备透明导电In2O3:Mo薄膜

在室温条件下采用直流反应磁控溅射法制备了新型透明导电In2O3:Mo薄膜.研究了溅射压强中氧气百分含量[P(O2)]为8.0%～18.0%时对薄膜光电特性以及表面形貌结构的影响.结果表明,薄膜的光电性能对溅射压强中P(O2)非常敏感.分析显示P(O2)决定了薄膜中的氧空位含量和载流子浓度,从而影响了薄膜的光电特性.原子力显微镜观察表明,适量的P(O2)条件下可以获得平均粗糙度为0.3 nm、颗粒均匀、表面平整的薄膜.室温制备的IMO薄膜在可见光区域的平均透射率(含玻璃基底)高达82.1%,电阻率低至5.9×10-4 Ω·cm.     

氧分压对直流磁控溅射制备 ZnO:Ga透明导电薄膜特性的影响

通过直流反应磁控溅射法在玻璃衬底上制备了掺镓ZnO（ZnO：Ga）透明导电薄膜，研究了氧分压对ZnO：Ga透明导电薄膜结构和电光学性能的影响．X射线衍射结果表明所制备的薄膜具有c轴择优取向的六角多晶结构．ZnO：Ga透明导电薄膜的晶粒尺寸强烈依赖于氧分压的大小，随着氧分压的增大薄膜的晶粒尺寸先增大后减小，在氧分压为0．30Pa时沉积的ZnO：Ga薄膜半高宽最小，晶粒尺寸最大．薄膜的电阻率随着氧分压的增大先减小后增大，沉积薄膜的最低电阻率可达3．50×10^-4Ω·cm．此外，所有ZnO：Ga薄膜在可见光范围内的平均透射率均超过90％．     

薄膜厚度和工作压强对室温制备AZO薄膜性能的影响

采用射频磁控溅射法在室温下、普通玻璃基片上制备了AZO透明导电薄膜。用X射线衍射仪、原子力显微镜、紫外-可见分光光度计和四探针测量了不同薄膜厚度和不同工作压强下所得样品的结构、电学和光学性能,结果表明,所制备的AZO薄膜均具有六角纤锌矿结构,沿c轴择优取向生长;在可见光范围内,薄膜平均透过率约为80%;随着薄膜厚度的增加和工作压强的降低,薄膜的电阻率呈下降趋势;得到的薄膜最低方块电阻为7.5Ω/□。     

室温下高速沉积AZO薄膜的研究

在室温下,采用射频磁控溅射技术以较大的功率密度(7W/cm2)沉积了一系列掺铝氧化锌(AZO)透明导电薄膜,探索了溅射压强对沉积速率及薄膜性能的影响。结果表明,当工作压强为2.0Pa时,高速(67nm/min)沉积得到的薄膜的电阻率为2.63×10-3Ω.cm,可见光平均透过率为83%,并且在薄膜表面有一定的织构。     

氢化及沉积温度对掺铝ZnO透明导电薄膜性能影响

采用射频磁控溅射方法在玻璃衬底上制备了掺铝ZnO透明导电薄膜(AZO)。为了降低AZO薄膜的电阻率, 采用在溅射气氛中通入一定比例H₂的方法对AZO薄膜进行氢化处理, 并研究了溅射气氛中H₂含量及衬底温度对AZO薄膜氢化效果的影响。结果表明: 在低温条件下, 氢化处理能有效降低AZO薄膜的电阻率; 在衬底温度为100℃的低温条件下, 通过调节溅射气氛中H₂的比例, 制备了电阻率为6.0×10^-4 Ω·cm的高质量氢化AZO薄膜, 该电阻值低于同等条件下未氢化AZO薄膜电阻值的1/3; 但随着衬底温度的升高, 氢化处理对薄膜电学性能的改善效果逐渐减弱。     

ZnO缓冲层上低温生长Al掺杂的ZnO薄膜

采用射频磁控溅射法在ZnO缓冲层上制备了不同Al掺杂量的ZnO（AZO）薄膜。利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和光致发光（PL）等表征技术,研究了AZO薄膜的微观结构、表面形貌和发光特性。结果表明,随着Al掺杂量的增加,ZnO薄膜的择优取向性发生了改变,且当Al的掺杂量为0.81%（原子分数）时,（002）衍射峰与其它衍射峰强度的比值达到最大,表明适合的Al掺杂使ZnO薄膜的择优取向性得到了改善。在可见光范围内薄膜的平均透过率超过70%。通过对样品光致发光（PL）谱的研究,发现所有样品出现了3个发光峰,分别对应于以444nm（2.80eV）、483nm（2.57eV）为中心的蓝光发光峰和以521nm（2.38eV）为中心较弱的绿光峰。并对样品的发光机理进行了详细的探讨。     

退火温度对NiZn铁氧体薄膜性能的影响

采用射频磁控溅射法在Si(100)基片上制备了NiZn铁氧体薄膜,研究了退火温度对薄膜性能的影响.采用XRD分析仪分析了薄膜的相结构,原子力显微镜分析了薄膜的表面形貌,振动样品磁强计测量了薄膜的磁性能,结果表明,随着退火温度的升高,薄膜的结晶状态越好,晶粒尺寸越大,饱和磁感应强度越高,面内矫顽力越小.     

脉冲激光沉积法室温下ZnO薄膜的制备与表征

在室温条件下,采用脉冲激光沉积技术在玻璃衬底上生长了ZnO薄膜.对薄膜的XRD分析表明,ZnO薄膜为六方纤锌矿结构并沿c轴取向生长,且(002)衍射峰的半高峰宽仅为0.24°.薄膜沿c轴方向受到一定的张应力为1.7×108 N/m2.原子力显微镜分析表明薄膜表面较为平整,平均粗糙度约为6.5 nm,晶粒尺寸约为50 nm.此外,透射光谱分析表明薄膜的禁带宽度为3.25 eV,与ZnO体材料的禁带宽度3.30 eV基本相同.     

Effect of Cu layer thickness on the structural, optical and electrical properties of AZO/Cu/AZO tri-layer films

Highly conducting AZO/Cu/AZO tri-layer films were successfully deposited on glass substrates by RF magnetron sputtering of Al-doped ZnO (AZO) and ion-beam sputtering of Cu at room temperature. The microstructures of the AZO/Cu/AZO multilayer films were studied using X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) and atomic force microscope (AFM). X-Ray diffraction measurements indicate that the AZO layers in the tri-layer films are polycrystalline with the ZnO hexagonal structure and have a preferred orientation with the c-axis perpendicular to the substrates. With the increase of Cu thickness, the crystallinity of AZO and Cu layers is simultaneously improved. When the Cu thickness increases from 3 to 13 nm, the resistivity decreases initially and then varies little, and the average transmittance shows a first increase and then decreases. The maximum figure of merit achieved is 1.94 × 10⁻² Ω⁻¹ for a Cu thickness of 8 nm with a resistivity of 7.92 × 10⁻⁵ Ω cm and an average transmittance of 84%.     

射频磁控溅射室温下制备ITO薄膜的光学性能研究

靶材为铟锡氧化物(In2O3:SnO2=1:1),用射频磁控溅射法在低温下制备了光电性能优良的ITO薄膜.质量流量计调节Ar气压强为0.2～3.0Pa,氧流量为0～10sccm,并详细探讨了溅射时氩气压强和氧流量变化对ITO薄膜光学性能的影响.结果表明:溅射Ar气压强为0.8Pa,氧流量为2.4sccm时,薄膜的折射率最低n=1.97,较接近增透膜的光学匹配.薄膜厚度为241.5nm时,薄膜的最大透过率为89.4%(包括玻璃基体),方阻为75.9Ω/□,电导率为8.8×10-4Ω·cm.     

Optimization of ZnO:Al/Ag/ZnO:Al structures for ultra-thin high-performance transparent conductive electrodes

Al-doped ZnO (AZO)/Ag/AZO multilayer coatings (50-70 nm thick) were grown at room temperature on glass substrates with different silver layer thickness, from 3 to 19 nm, by using radio frequency magnetron sputtering. Thermal stability of the compositional, optical and electrical properties of the AZO/Ag/AZO structures were investigated up to 400 °C and as a function of Ag film thickness. An AZO film as thin as 20 nm is an excellent barrier to Ag diffusion. The inclusion of 9.5 nm thin silver layer within the transparent conductive oxide (TCO) material leads to a maximum enhancement of the electro-optical characteristics. The excellent measured properties of low resistance, high transmittance in the visible spectral range and thermal stability allow these ultra-thin AZO/Ag/AZO structures to compete with the 1 μm thick TCO layer currently used in thin film solar cells.