磁控溅射法制备AZO薄膜的工艺研究

用XRD测试仪、分光光度计、四探针等测试仪器,探讨了制备气氛、退火温度和退火环境对AZO薄膜光电性能及结构的影响。结果表明:氧气和氩气的体积流量比为2∶1时,薄膜透光率最高(95.33%);退火有利于薄膜结晶;低于400℃退火时,温度越高薄膜电阻越小,超过400℃后,真空中退火温度再升高电阻变化不大,而空气中退火温度再升高电阻反而变大。

超声喷雾热解法制备AZO薄膜及其光致发光性能研究

利用超声喷雾热解法以乙酸锌、硝酸铝为Zn、Al源配制前驱体溶液,按不同的Zn、Al原子比(1∶0.02,1∶0.03,1∶0.04,1∶0.05和1∶0.06)在单晶硅(100)衬底上制备出具有较好光致发光性能的ZnO:Al(AZO)薄膜.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和光致发光谱(PL)表征了样品的晶体结构、表面形貌和光致发光性能.结果表明:所制备样品属于纤锌矿ZnO结构,且择(002)取向生长,薄膜表面比较平整,具有较好的光致发光性能.并且Al掺杂量对AZO薄膜的紫外发射性能有重要影响,随着Al掺杂量的增加,紫外发射峰先蓝移后红移.在Zn、Al原子比为1∶0.04时得到的AZO薄膜结晶质量最好,蓝移量最大,光致发光性能最佳.

射频溅射功率对AZO薄膜结构及光电特性和热稳定性的影响

采用射频磁控溅射法,在玻璃基片上制备了ZnO:Al(AZO)透明导电薄膜。用X射线衍射(XRD)仪、紫外-可见分光光度计、方块电阻测试仪和台阶仪对不同溅射功率下Al掺杂ZnO薄膜的结晶、光学、电学性能、沉积速率以及热稳定性进行了研究。研究结果表明:不同溅射功率下沉积的AZO薄膜具有六角纤锌矿结构,均呈c轴择优取向;(002)衍射峰强和薄膜的结晶度随溅射功率的提高逐渐增强;随溅射功率的提高,AZO薄膜的透射率有所下降,但在可见光(380～780nm)范围内平均透射率仍>80%;薄膜的方块电阻随溅射功率的增加逐渐减小;功率为160～200W时,薄膜的热稳定性最好,升温前后方块电阻变化率为13%。

本底真空度对磁控溅射法制备AZO薄膜的影响

采用直流磁控溅射方法在平板玻璃基体表面沉积AZO薄膜,研究了本底真空度对薄膜厚度、方块电阻以及在300～1100 nm波长范围内透过率的影响。结果表明:薄膜的方块电阻和透过率随本底真空度的提高而降低,厚度随本底真空度的提高而增加;本底真空度较低时,其变化对薄膜的厚度、方块电阻和透过率的影响较大,随着本底真空度的增加,影响程度逐渐降低。

Al浓度对AZO薄膜结构和光电性能的影响

采用射频溅射方法在Si基片上制备出AZO掺杂薄膜,对薄膜进行了XRD和AFM分析,并对其电性能作了研究。结果表明,掺杂量低于15%(原子分数)时,AZO薄膜结构为纤锌矿结构,呈c轴方向择优生长,没有Al2O3相出现。薄膜的可见光透过率均在80%以上,其最高电阻率出现在掺杂量为30%(原子分数),为1.3×107Ω.cm。

AZO薄膜的光学性质研究

采用直流反应磁控溅射法,用Zn(99.99%)掺Al(1.5%)靶制备出高质量的Al掺杂的ZnO(AZO)薄膜,用紫外可见、红外分光光度计等测试手段对沉积的薄膜进行了表征和分析,并对AZO薄膜的折射率和厚度进行了理论分析。薄膜的光谱分析结果表明:薄膜样品的可见光透射率平均值均在80%以上。AZO薄膜在紫外有很强的吸收峰,在红外区域,其反射率可达70%。通过理论计算得出了AZO薄膜样品的厚度为101 nm,与台阶仪测量的结果基本相符。

快速退火对直流磁控溅射法制备的AZO薄膜性能的影响

在室温下,采用直流磁控溅射方法制备了不同厚度的氧化锌掺铝薄膜,并对样品进行了快速退火处理,退火温度为600℃,时间为60 s。研究了退火前后薄膜的结构、光电特性的变化情况。退火后,薄膜的最小电阻率为4.2×10-4Ω.cm,其透过率为90.1%。禁带宽度由退火前的3.68 eV变为3.75 eV。

射频溅射工艺参数对AZO薄膜结构和性能的影响

采用射频磁控溅射法制备了掺铝氧化锌(AZO)薄膜,研究了衬底温度及溅射工作压强对沉积薄膜的晶体结构、表面形貌及电学性能的影响。结果显示,随衬底温度增加,薄膜的结晶结构发生显著变化,而溅射工作气压增加主要影响沉积薄膜(103)面与(002)面的相对强度。薄膜的表面形貌受温度影响严重,而气压对形貌的影响相对较小。衬底温度增加,薄膜的电阻率急剧降低,迁移率和载流子浓度都显著增加,而工作气压增加则导致电阻率先减小后增大。

工作气压对室温溅射柔性AZO薄膜性能的影响

采用射频磁控溅射法在PEN衬底上室温制备了AZO薄膜,并对不同工作气压下(0.05～0.4Pa)沉积薄膜的结构及光电性能进行了研究。结果表明,薄膜具有良好的c轴择优取向,随工作气压增大,薄膜(002)峰强度减弱,晶粒减小,表面粗糙度增大,电学性能下降,薄膜可见光透过率变化不大,但禁带宽度变窄。与玻璃衬底相比,PEN衬底上沉积的AZO薄膜拥有更高的品质因数,获得的最佳电阻率、载流子浓度和霍尔迁移率分别为1.11×10-3Ω.cm、4.14×1020cm-3和13.60cm2/(V.s),该薄膜可见光的绝对透射率达到95.7%。

AZO薄膜双靶PLD沉积及其光学性能分析

介绍了利用锌靶和铝靶在氧气气氛中进行掺铝氧化锌(AZO)透明导电薄膜的脉冲激光沉积(PLD)新方法,并与利用ZnO陶瓷靶沉积AZO薄膜的方法进行了对比,分析了此方法的优势和特点。描述了利用该方法在玻璃和硅片上沉积AZO薄膜的实验过程。通过透射光谱分析了沉积的透明导电膜在可见光区的透射性能,用X-射线衍射谱(XRD)研究了薄膜的结构。

氧气流量对磁控溅射AZO薄膜光电性能的影响

采用直流反应磁控溅射方法在载玻片基体上制备AZO薄膜,研究氧气流量对所制备AZO薄膜光电性能及微观结构的影响。结果表明,氧气流量显著影响AZO薄膜的光电性能和结晶状况,当氧气流量高于0.08×10-6 m3/s时所制备的薄膜可见光透过率高但薄膜不导电;当氧气流量低于0.04×10-6 m3/s时沉积的薄膜呈现出金属性特征,薄膜导电不透明;只有在一个较窄的氧气流量范围内才能制备出光电性能均优的AZO薄膜。当氧气流量为0.06×10-6 m3/s时沉积的AZO薄膜具有较低的电阻率,为2.39×10-3Ω.cm,且薄膜在可见光区薄膜的平均透过率在90%以上。

真空退火法对AZO薄膜的研究

磁控溅射法在玻璃衬底上制备了AZO(氧化锌掺铝)薄膜。对薄膜进行了真空退火。利用XRD、分光光度计以及四探针等测试装置,对AZO薄膜的晶粒度、透光率和导电性能进行了测试分析。结果表明,退火有利于薄膜结晶;退火有利于薄膜光电性能的提高。在本实验中,AZO薄膜的最高透光率可达90.617%;最低电阻率可达2.21×10-3(Ω.cm)。对比在真空中退火的ITO薄膜的光电性能参数,结果已有所超越。此结果说明,AZO薄膜有潜力成为透明导电膜ITO的替代产品。

掺杂浓度对AZO薄膜结构和性能的影响

采用溶胶-凝胶工艺在玻璃基片上制备Al3+掺杂型的ZnO(AZO)透明导电薄膜,对薄膜进行了XRD和SEM分析,并对其光电性能作了详细的研究.结果表明:薄膜为纤锌矿型结构,呈c轴方向择优生长;薄膜的可见光透过率可达80%以上;Al3+掺杂型的ZnO透明导电薄膜的电阻率为1.5×10-2～8.2×10-2 Ω·cm.

溶胶-凝胶法制备AZO薄膜及Al掺杂机理的研究

采用溶胶-凝胶法和浸渍提拉法成功制备了Al掺杂ZnO薄膜(以下简称AZO薄膜)。用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、分光光度计、霍尔(Hall)测量仪,分别研究了不同Al的掺杂浓度对薄膜的结晶性能、微观形貌和光电性能的影响,探讨了Al的掺杂机理。结果表明,Al的掺杂存在最佳值,当Al掺杂摩尔浓度为5%时,AZO薄膜的结晶性能、微观形貌和光电性能最佳,其透光率在80%以上,电阻率为2.1×102Ω·cm,霍尔迁移率为0.23cm2/V·s,载流子浓度为7.81×1014cm-3。

反应磁控溅射制备AZO薄膜相结构的演化及机理研究

在室温下,利用直流反应磁控溅射技术在不同的氧气流量下沉积ZnO∶Al(AZO)薄膜。采用XRD、SEM和TEM技术分析薄膜相成分、表面截面形貌及微观结构。结果表明:氧气流量为2.5 sccm时,沉积形成的薄膜为不透明具有金属导电性能的AZO/Zn(AZO)双层复合膜结构;氧气流量为3.5 sccm时,沉积形成了透明导电的AZO薄膜;氧气流量为5.0 sccm时,形成了透明不导电且含有纳米Al2O3颗粒的AZO薄膜;此外,AZO薄膜在400℃退火后,薄膜晶粒长大和(002)晶面方向择优生长更加明显以及高氧气流量沉积的AZO薄膜中的纳米Al2O3颗粒消失。

溶胶-凝胶法制备AZO薄膜工艺参数的优化

采用正交设计法,对溶胶-凝胶方法制备AZO薄膜的工艺参数进行了优化研究,确定了最佳工艺参数,为制备AZO薄膜的工业化控制提供了一种可行的方法。

双源气溶胶辅助化学气相沉积制备AZO薄膜

采用双源气溶胶辅助化学气相沉积法制备了Al掺杂Zn O薄膜。研究了不同的乙醇和甲醇溶液比例对AZO薄膜各种性能的影响。通过紫外-可见光吸收光谱、原子力显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射对薄膜性能进行表征。结果表明通过使用双源AACVD法可以获得具有明显(002)择优取向AZO薄膜,并且在15 m L乙醇和20 m L甲醇时具有最佳的结晶性能,同时具有最优的光电学性能。不同乙醇和甲醇比例下薄膜的形貌不同。

热处理和掺铝量对溶胶-凝胶法制备AZO薄膜光电性能的影响

以(CH3COO)2Zn·2H2O和AlCl3·6H2O为前驱物,以普通玻璃为基底利用溶胶-凝胶旋转涂膜法制备AZO薄膜。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外-可见分光光度计、四探针电阻测试仪等对AZO薄膜的物相组分、表面形貌、透射率和方块电阻进行测量与表征,并研究了热处理温度和掺铝量对AZO薄膜的结构和光电性能的影响。结果表明:AZO薄膜的结构和光电性能与不同的热处理温度和掺铝量有关,实验得到了最佳的工艺条件为热处理温度为500℃,热处理时间为60 min,掺Al溶度为1mol%,镀膜层数为8层。

缓冲层对AZO薄膜的性能影响

采用射频磁控溅射法分别在ZnO缓冲层和Al2O3缓冲层上制备Al掺杂ZnO(AZO)薄膜,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光度计、霍尔测试仪等仪器对薄膜的光电特性进行表征.XRD分析结果表明,加入缓冲层的薄膜具有更好的c轴择优取向,薄膜的表面平整,结晶质量有所改善,薄膜在可见光范围内的平均透过率超过80%.引入ZnO缓冲层制备的AZO薄膜的最低电阻率为5.8×10-4Ω·cm,导电性能得到明显提高.

梯度掺杂AZO薄膜的制备及其性能表征

采用Sol-Gel法,以不同铝离子浓度的溶胶梯度掺杂的方法制备了Al掺杂ZnO（AZO）薄膜,用XRD衍射仪和SEM扫描电镜对该薄膜进行了结构和形貌分析,并对其电学性能和光学性能进行了研究。结果表明,梯度掺杂的AZO薄膜比单一浓度掺杂5.0 at%（原子数百分比）的薄膜具有更明显的c轴择优取向,更强的本征紫外发光峰和近紫外发光峰。当薄膜的退火温度在500~650℃区间时,薄膜电阻率稳定在10-2Ω.cm,高于700℃时,薄膜电阻率明显升高。