基片温度和氧气流量对磁控溅射制备ITO薄膜光电学性质的影响

利用直流磁控溅射技术在BK-7基片上沉积掺锡氧化铟(ITO)透明导电薄膜.研究不同基片温度和氧气流量对薄膜的结构、电学和光学性质的影响,分析光电学性质改变的机理.结果表明,随着氧气流量的增加,载流子浓度(N)不断下降,电阻率(ρ)不断增大,但迁移率(μ)先增大后减小,在氧气流量为0.5cm3/min(1Pa)时有最大值.随着基片温度的上升,N逐渐增加,ρ不断降低,而μ则先增加后减小,在基片温度为200℃时为极大值.所有样品在可见光区的平均光学透过率都大于80%,薄膜的折射率和消光系数从拟合透射光谱数据获得;在1 500 nm光学波长处,折射率随载流子浓度的增加而减小,较好符合线性关系;消光系数随载流子浓度的增大而增加,不符合线性关系.

氧分压对射频磁控溅射制备氧化锌薄膜光电学性质的影响

利用射频磁控溅射在石英基片上沉积ZnO薄膜.为了研究氧分压对ZnO薄膜的结构和光电学性质的影响,在氧分压0.00,2.54,5.06,7.57 mPa的条件下制备了4个样品.样品的微结构、表面形貌和光电学性质分别用X射线衍射仪、原子力显微镜、分光光度计和Van der Pauw方法进行测量.结果表明,所有样品的主要衍射峰为(002)峰,随氧分压的增加,(002)峰的强度降低,且出现了(101)面的衍射峰.氧分压的升高,薄膜的表面粗糙度和载流子浓度减小,迁移率增大,电阻率从氧分压为0时的0.2Ωcm增加到7.57 mPa时的1 400Ωcm.所有样品在可见光区的平均透过率都大于83%,薄膜的折射率随氧分压的增加而增大,而消光系数和光学带隙则减小.

不同制备方法下银薄膜的光电学性质比较

分别用磁控溅射和热蒸发的方法,在空白石英基片上室温沉积厚度300 nm的银薄膜样品,研究不同制备方法对样品的微观结构和光电学性质的影响.微观结构利用X-射线粉末衍射仪和扫描电镜观测,光电学性质应用分光光度计及Van der Pauw方法检测.结果表明,制备方法不同引起银薄膜样品的晶粒择优取向不同,磁控溅射制备的银薄膜(Sputtering Ag)的结晶性能比热蒸发制备的银薄膜(Evaporation Ag)结晶性能好;两种方法制备的银薄膜的光学反射率随波长的变化规律基本相同,在可见光和红外光区域,Evaporation Ag的光学反射率比Sputtering Ag稍高,且均超过95%;薄膜的电阻率都接近银块体材料的电阻率,但Sputtering Ag的电阻率为2.6μΩ·cm比Evaporation Ag的电阻率(2.8μΩ·cm)小.

不同基底上银薄膜的光电学性质研究

用热蒸发的方法,分别在孔径约为200nm的多孔阳极氧化铝(AAO)模板和空白石英基片上室温沉积厚为25～200nm的Ag薄膜样品,研究膜厚对两种样品的微观结构和光电学性质的影响。微观结构利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)观测,光电学性质应用分光光度计及Van derPauw方法检测。结果表明,石英基片上Ag(QuartzAg)薄膜的结晶性能比AAO模板上Ag(AAO-Ag)薄膜的结晶性能好,当厚为200nm时,AAOAg薄膜形成纳米颗粒的叠层结构;AAOAg薄膜的全反射率和QuartzAg薄膜的反射率均遵循随膜厚增加而增加的规律。在同一厚度和同一波长条件下,AAOAg薄膜的光学反射率比QuartzAg薄膜小很多,当厚为109nm时,在可见光和红外光区域,QuartzAg薄膜的反射率超过95%,而AAOAg薄膜的全反射率为40%;QuartzAg薄膜在厚度为25nm时已导电,而AAOAg薄膜的厚度为37nm时才开始导电。对于同一厚度,AAOAg薄膜的方块电阻比QuartzAg薄膜的大,随着膜厚的增加,它们的差值从厚为37nm时的4.90Ω/口逐渐减小到厚为200nm时的0.37Ω/口。

溅射功率和工作气压对磁控溅射铬薄膜光电学性质的影响

采用直流磁控溅射方法在石英基片上沉积铬薄膜.研究溅射功率、工作气压对铬薄膜结构、电学和光学性质的影响.利用X射线衍射仪、分光光度计和Van der Pauw方法分别检测薄膜的结构、光学和电学特性,利用德鲁特模型和薄膜的透射、反射光谱计算薄膜的厚度和光学常数.结果表明:制备的铬薄膜为体心立方的多晶态;在工作气压0.6Pa一定时,随着溅射功率从40W增加到120W,沉积速率呈非线性增加,薄膜更加致密,电阻率连续降低,在550nm波长处,薄膜的折射率从3.52增大到功率80W时的最大值(3.88),尔后逐渐减小至3.69;消光系数从1.50逐渐增大到2.20;在溅射功率80W一定时,随着工作气压从0.4Pa增加到1.2Pa,沉积速率呈近线性降低,薄膜的电阻率逐渐变大,在550nm波长处,折射率从3.88减小到3.62,消光系数从2.55减小到1.48.

缓冲层对银薄膜光电特性的影响

研究铜、铝作为银薄膜的缓冲层对银薄膜的光电学性质的影响.利用热蒸发技术在BK-7玻璃基底上沉积Ag(220 nm)/Al(20 nm)和Ag(220 nm)/Cu(20 nm)薄膜,沉积薄膜在温度为400、500℃的大气条件下退火处理1 h.样品的表面形貌用原子力显微镜观测,光学和电学性质分别用分光光度计和vander Pauw方法测量.实验结果表明,相对于同等条件下制备的纯银薄膜,附加缓冲层大大提高了退火态薄膜的光电性质,改善了银薄膜的热稳定性.不同的缓冲层对银薄膜光电性质影响程度不同:在同一退火温度下,在可见光谱区域,Ag/Al薄膜的反射率大于Ag/Cu薄膜;Ag/Cu薄膜的电阻率ρ小于Ag/Al薄膜,且在退火温度为500℃时Ag/Cu薄膜的ρ最小.

薄膜厚度对AZO薄膜光电性能的影响

通过射频磁控溅射技术在玻璃衬底上制备AZO薄膜,研究膜层厚度对AZO薄膜光电特性的影响。发现随着膜层厚度的增加,AZO薄膜在可见光区的平均透射率略微增长,而方块电阻和电阻率却显著递减,导致其品质因子随厚度增加而增加。在薄膜厚度为395 nm时,获得电阻率为3.24×10-3Ωcm,可见光区平均透射率为85.52%,品质因子为25.52×10-4Ω-1的光电性能良好的透明导电薄膜。本文制备的薄膜具有较优的透明导电性,可以广泛应用于太阳能电池、平板显示器等光电领域。

掺铝氧化锌薄膜的湿化学腐蚀特性研究

利用射频磁控溅射制备AZO薄膜,然后在常温下0.1%的盐酸水溶液中对薄膜进行化学腐蚀,系统研究了腐蚀时间长短对薄膜的表面形貌和光电学性质的影响。结果表明,薄膜表面的粗糙度和方块电阻随腐蚀时间的增加而增大;薄膜的光学透射率和反射率均随腐蚀时间的增加而减小。

磁控溅射制备AZO/Al/GLASS双层膜的光电性能研究

利用射频反应磁控溅射法在玻璃基片上制备Al薄膜,并在Al膜的表面镀上一层AZO薄膜,通过在Al膜表面镀上一层薄的AZO薄膜以提高其稳定性。并研究AZO/Al/glass双层膜的光电性能,以及Al薄膜层厚度对薄膜光电性能的影响。实验结果表明,当铝膜厚度为7 nm时,AZO/Al/glass双层膜品质因子最佳,为26.68×10^(-6)Ω^(-1),此时方块电阻最低,为500Ω/sq,可见光区的平均透过率最高,为64.95%。

PET基片上射频磁控溅射不同厚度ITO薄膜的光电学特性

采用射频磁控溅射技术,室温下在PET柔性衬底上沉积不同厚度的掺锡氧化铟(ITO)薄膜,样品的结构、形貌和光电学性质分别用X射线衍射仪、原子力显微镜、分光光度计和Van der Pauw方法测量.实验结果表明:在其它参数不变的条件下,随着溅射时间的增加薄膜的厚度增大,而薄膜的颗粒大小和表面粗糙度也随之变大;方块电阻、电阻率随样品厚度的增加而减小,相应的迁移率减少,载流子浓度变大.当样品厚度为148 nm时,样品的方块电阻为26.5Ω·□-1、迁移率为19.1 cm2·V-1·s-1、载流子浓度为8.43×1020cm-3.

氧气流量对磁控溅射制备AZO薄膜特性的影响

利用直流磁控溅射方法在BK-7基片上制备掺铝氧化锌（AZO）透明导电薄膜。研究氧气流量对薄膜电学和光学性质的影响，分析结构和光电学性质改变的机理。X射线衍射的结果发现，氧气浓度为0．5％时制备的薄膜的衍射峰最强．且出现了新的（102）和（110）衍射峰。实验结果表明，随着氧气流量的增加，电阻率（p）先减小后增大，在氧气浓度为0．5％时获得最低电阻1．5×10^-3。所有样品在可见光区的平均光学透过率都在85％左右．在氧气浓度增到1．5％时可见光区的平均透射率达87％。

基于神经网络的AZO薄膜制备工艺参数的正交优化设计

采用磁控溅射法制备AZO薄膜,研究和讨论了溅射功率、溅射时间和溅射气压3个工艺参数对AZO薄膜光学和电学性能的影响。采用正交优化设计,对3个工艺参数进行优化,测量了透射率和电阻率,以此作为薄膜光电性能的评价指标,通过极差值分析确定了制备薄膜的最佳工艺参数。影响薄膜透射率的最主要因素为溅射气压;影响电阻率的最主要因素为溅射时间。获得制备高透射率低电阻率的AZO薄膜的最佳工艺组合方案为溅射功率为400W、溅射时间为1000s、溅射气压为1.0Pa。将反馈型(BP)神经网络应用于磁控溅射AZO薄膜光学性能(可见光区的平均透射率)和电学性能(电阻率)的研究。输入样品数据对神经网络进行训练,建立AZO薄膜光电性能随溅射参数变化的预测模型。

In_2O_3和ZnO混合薄膜的化学腐蚀特性研究

利用直流磁控溅射在未加热的BK-7玻璃基片上沉积In2O3与ZnO混合(IZO)薄膜,通过原子力显微镜(AFM)、分光光度计和四探针法研究IZO薄膜在HCl溶液中不同腐蚀时间前后的表面形貌以及光电性质的变化。结果表明:随着腐蚀时间的增加,薄膜的表面均方根粗糙度(RMS)和方块电阻(Rs)都呈现先增后减再增的现象;而薄膜的光学透射率则是先减后增再减。由于ZnO比In2O3更容易在HCl溶液中进行腐蚀,使得样品经腐蚀后出现孔洞结构,孔宽与孔深都随着腐蚀时间的增加而增大,这种具有纳米孔洞结构的透明导电薄膜在未来的光电子器件有潜在应用。