铝掺杂氧化锌薄膜的电学及光学性能

利用脉冲激光沉积法,在氧气氛下(氧分压为11 Pa)以石英玻璃为基体沉积了铝掺杂氧化锌薄膜。靶材选用锌铝合金靶,沉积过程中基体温度保持在150℃。研究了ZnO薄膜中铝的质量分数与薄膜电学性能和发光性能的关系。结果表明,掺杂铝的质量分数为1.37%时所获得的ZnO薄膜具有最小的电阻率和较强的紫外发光特性。

Al_2O_3掺量及氧气分压对直流磁控溅射法制备铝掺杂氧化锌薄膜性能的影响

制备了掺杂质量数为1%,2%,3%和4%Al2O3的ZnO靶材。用直流磁控溅射法在玻璃衬底上制备了ZnO∶Al(ZAO)透明导电薄膜试样。用X射线衍射和扫描电镜分析了薄膜的物相及表面形貌。用四探针法测试了薄膜的电性能。用紫外可见光谱仪测试了试样的可见光透过率。结果表明:溅射气氛中氧气的存在降低薄膜的电导率,对薄膜试样的可见光透过率影响不大;用含3%Al2O3的ZnO靶材制备的薄膜的电导率最高。讨论了氧气分压和Al2O3的掺杂量对ZAO薄膜的结构和性能的影响。

制备条件对铝掺杂氧化锌(AZO)薄膜结构和电学性质的影响

本文利用溶胶-凝胶法在玻璃基底上制备得到了AZO透明导电薄膜,就两种不同的热处理-退火方式对薄膜的结构与性质的影响做了比较,研究了掺杂浓度、退火温度对薄膜结构及性质的影响规律.结果表明,高温、分层退火、铝掺杂均有利于生成结晶度高、具有C轴优先取向的AZO薄膜;高温和分层退火有利于晶粒长大,相反铝掺杂却有碍晶粒长大;薄膜的电学性质随退火温度和铝掺杂量的变化呈现规律的变化.通过分析AZO薄膜内的晶体生长过程,本文认为主要是制备条件和AZO晶体的晶面习性导致了薄膜的结晶度、晶体生长取向性和晶粒尺寸等方面的差异.

铝掺杂氧化锌薄膜在玻璃衬底上的RF反应共溅射低温织构生长

以金属锌 ( Zn)和铝 ( Al)为靶材采用射频 ( RF)反应共溅射技术在低温 ( 2 0 0℃ )玻璃衬底上沉积了铝掺杂氧化锌 ( Zn O∶ Al)薄膜 .运用扫描电子显微镜 ( SEM)、能量色散 X射线谱 ( EDX)、表面轮廓仪 (α- Step)、X射线衍射( XRD)和双光束紫外 -可见光谱仪 ( U V- VIS)等分别对沉积样品的表面和断面的形貌结构、组成成分和光学特性进行了分析表征 .研究了反应气体氧与氩流量比 ( O2 / Ar)和 RF溅射功率对沉积样品的生长速率、结构特征和光电学性质的影响 .结果表明 ,薄膜的成长速率强烈依赖于 RF溅射功率 ,而薄膜的结构形貌和成分的化学配比则主要由反应气体流量比 O2 / Ar决定 .通过对沉积参数的优化但未经退火处理 ,得到了六角纤锌矿结构单一 ( 0 0 0 2 )结晶方向的 Zn O∶ Al薄膜 ,其可见光透过率达 85 % ,电阻率在 10 - 1 ～ 10 3Ω· cm之间 .实验发展的低温 RF共溅射技术不仅具有造价低廉、工艺简单可靠和材料来源广泛等特点 ,而且还能有效防止器件底层材料间的互扩散 ,沉积薄膜的性能基本符合光电器件涂层特别是薄膜太阳电池窗口层应用的要求 。

射频磁控溅射沉积铝掺杂氧化锌薄膜的研究

采用射频磁控溅射法沉积铝掺杂氧化锌(Zn O∶Al,简称AZO)薄膜,研究了本底压强、溅射功率以及沉积时间对AZO薄膜光电性质的影响,优化了该层薄膜的沉积工艺。研究结果表明,在尽可能低的本底压强下,采用适中的溅射功率(500 W),制备出厚度约为500 nm的AZO薄膜,其电阻率达到5×10-4Ω·cm,可见光范围内的平均透过率达到82.7%。

铝掺杂氧化锌薄膜的扫描电镜形貌观察条件研究

利用日立SU70场发射扫描电镜对铝掺杂氧化锌(AZO)透明导电薄膜进行形貌观察.针对AZO薄膜特点,使用多种测试条件探讨了不同测试条件对薄膜形貌的影响.通过测试结果对比,获得了测定薄膜形貌的最佳条件.结果显示:加速电压为5 k V,工作距离为10 mm,探测器为混合探测器(Mix),电子强度为high模式时,得到的扫描电镜图片最佳.

退火气氛对溶胶-凝胶法制备铝掺杂氧化锌薄膜光电性能的影响

为研究退火气氛对氧化锌(AZO)薄膜光电性能的影响,采用溶胶-凝胶法在石英基片上制备铝掺杂AZO薄膜。利用X射线衍射、场发射电子扫描显微镜对薄膜的物相结构和形貌进行表征;采用霍尔效应测试仪、紫外-可见-红外分光光度计分析AZO薄膜的光电性能。结果表明:退火气氛对AZO薄膜电导的影响机制有明显差异。相较于空气中退火,在N2中退火的AZO薄膜中载流子迁移率变化不明显,薄膜电导性能改善得益于氧空位增加引起的载流子浓度提高;而在95N2/5H2混合气中退火,AZO薄膜中氧空位浓度增加,晶界吸附氧脱附,晶界势垒降低,从而造成载流子浓度和迁移率明显增加,薄膜电阻率为2. 09×10-3Ω·cm。AZO薄膜的透光率在波长400～800 nm的可见光内高于85%。

氧气分压和衬底温度对铝掺杂氧化锌透明导电薄膜性能的影响（英文）

通过直流磁控溅射法在玻璃衬底上制备了一系列铝掺杂氧化锌透明导电薄膜,研究了氧气分压和衬底温度对铝掺杂氧化锌透明导电薄膜的结构和光电性能的影响。X-射线衍射研究表明铝掺杂氧化锌薄膜是沿c-轴方向堆积的具有六方结构的多晶薄膜,实验获得的最佳沉积衬底温度和氧分压分别为400℃和5∶100(O_2/Ar),在该条件下制备的铝掺杂氧化锌薄膜具有较低的表面电阻(<80Ω/sq)和较高的平均透过率(>80%)。

用于氮化镓发光二极管窗口层的铝掺杂氧化锌的生长(英文)

因应新时代电子产品的需求，透明导电薄膜（Transparent Conductive Oxides，TCO）的应用也更加广泛，传统上是使用氧化铟锡（Indium Tin Oxide，ITO）薄膜为透明导电薄膜，但其在高温应用上较不稳定并且易放出毒性，因此，铝掺杂氧化锌薄膜（ZnO：AI，AZO）有逐渐取代ITO的趋势。本论文将探讨掺杂不同铝含量的影响，并且就其光电特性加以说明，最后得到其光的透过率-85％、电阻率-7．3×10^-3Ω·cm以及面粗糙度-28nm的铝掺杂氧化锌薄膜，其具有表面粗化、电流分布层及窗口层的作用。并且将掺铝的氧化锌薄膜应用于氮化镓发光二极管上，以掺铝氧化锌微结构作为透明传导层的氮化镓发光二极管（λD=530nm，300×300μm）在20mA的工作电流下，其正向电压值为3．3V，输出功率达1．7mW，并且由光学显微镜图可以得知，小电流注下其电流分布均匀。若将AZO制作参数再作适当优化调整，取代ITO作为P型氮化镓上的透明传导层的可行性应该很高。

种子层及掺杂浓度对溶胶-凝胶法制备ZnO∶Al薄膜光电性能的影响

本文采用溶胶-凝胶法以提拉的方式在普通玻璃基底上制备出n型掺杂具有优良光电性能的氧化锌掺铝（AZO）薄膜,并以磁控溅射AZO薄膜为种子层引导液相法所制备AZO薄膜生长。Al掺杂浓度区间为0.25at%～5.00at%。通过X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、轮廓仪、方块电阻测试仪、霍尔效应测试仪、紫外-可见-红外分光光度计分别研究了薄膜物相、微观结构、膜厚及光电性能,进一步分析了Al掺杂浓度、种子层对薄膜光电性能的影响。结果表明：经10次提拉所制备薄膜可见光透过率85%以上。Al掺杂浓度、种子层的引入对AZO薄膜的光电性能有重要影响。无种子层时,掺杂浓度为0.50at%的AZO薄膜在5%H2、95%N2还原气氛下于550℃保温60 min得到最优电学性能,方块电阻约为166Ω/□,电阻率约为1.99×10-3Ω·cm;预镀AZO种子层所制备薄膜方块电阻下降到约42Ω/□,电阻率下降到约7.56×10-4Ω·cm。

溶胶-凝胶法制备ZnO:Al(ZAO)薄膜的光电特性

采用溶胶-凝胶法在石英衬底上制备了ZAO薄膜。在氮气气氛下进行退火处理,X射线衍射(XRD)谱表明ZAO薄膜具有六角纤锌矿的晶体结构。对ZAO薄膜的光电特性进行测量,结果显示薄膜的光致发光峰发生蓝移,喇曼光谱随Al掺杂浓度的变化发生相应的改变。薄膜的电导率在Al浓度为1%,700℃退火处理时达到最高值。

退火温度对铝掺杂氧化锌薄膜晶体质量及光电性能的影响

研究了退火温度对原子层沉积(ALD)生长的铝掺杂氧化锌(AZO)薄膜光电性能的影响,结果发现:AZO薄膜在600℃退火后,X射线衍射峰的半峰全宽从未退火时的0.609°减小到0.454°,晶体质量得到提升;600℃退火后,薄膜的表面粗糙度从未退火时的0.841 nm降低至0.738 nm;400℃退火后,薄膜的载流子浓度和迁移率均达到最大值,分别为1.9×10^(19) cm^(-3)和4.2 cm^2·V^(-1)·s^(-1),之后随着退火温度进一步升高,载流子浓度和迁移率降低;退火温度由300℃升高到600℃过程中薄膜的吸收边先蓝移后红移。

热退火对电子束蒸镀方法制备的ZnO:Al薄膜光电性质的影响

采用电子束蒸镀方法在Si(100)衬底上沉积了ZnO:Al(ZAO)薄膜.在氧气气氛下对ZnO:Al薄膜进行了退火处理,退火温度的范围为400～800℃.X射线衍射(XRD)图样表明所制备的ZnO:Al薄膜具有六方结构,为c轴(002)择优取向的多晶薄膜.用Van der Pauw法测量了ZAO薄膜的电学特性,结果显示其电导率在500℃达到最大值.测量了ZAO薄膜的室温微区光致发光和变温发光光谱,观测到了ZnO自由激子、束缚在中性施主中心(D0)上的束缚激子以及束缚在离化施主中心(D+0)上的束缚激子发射.

表面具有微纳结构的AZO薄膜制备及性能研究

采用磁控溅射法及线棒刮涂法在玻璃衬底上室温生长微纳结构铝掺杂氧化锌(AZO)薄膜,使底层AZO薄膜工作压强从1.5Pa调整到0.1Pa。通过扫描电子显微镜(SEM)、X线衍射(XRD)仪、霍尔效应测试系统、分光光度计及光电雾度仪研究了AZO薄膜的表面形貌、晶体结构、电学性能和光学性能。研究结果表明,降低底层AZO薄膜工作压强对微纳结构AZO薄膜光电性能有显著的影响。底层AZO薄膜工作压强0.2Pa时,薄膜表现最低电阻率为6.17×10-4Ω·cm,可见光波段平均光学透光率为82.3%。随着底层AZO薄膜工作压强的降低,薄膜表面形貌、生长形态和晶粒大小发生较大变化,并得到具有陷光作用、优良光电性能的微纳结构AZO薄膜。

ZnS/CuInS2/Mo/钠钙玻璃衬底上射频溅射ZnO:Al薄膜的SEM研究

结合ZnO薄膜在Cu-Ⅲ-Ⅵ2基薄膜太阳电池上的应用,采用射频磁控溅射技术以陶瓷ZnO:Al2O3为靶材在ZnS/CuInS2/Mo/钠钙玻璃衬底上于固定沉积条件下低温(200℃)制备了铝掺杂氧化锌(ZnO:Al)薄膜.运用扫描电子显微镜研究了底层材料特别是ZnS和CuInS2的生长参数对沉积的ZnO:Al薄膜的表面形貌的影响.实验发现,衬底材料中硫含量的增加(无论来自ZnS还是来自CuInS2),都会引起沉积ZnO:Al薄膜结晶质量的提高,而金属含量的增大将有利于薄膜均匀性的改进.

氩氧比对磁控溅射梯度AZO薄膜光电性能的影响

采用磁控溅射法在单晶硅和石英玻璃衬底上制备梯度铝掺杂的氧化锌(AZO)薄膜。利用X线衍射(XRD)、霍尔效应测试和紫外可见光分度计等研究了不同氩氧比(体积比)对梯度AZO薄膜结构和光电性能的影响。结果表明,氩氧比可以改善薄膜的结晶质量,且对电学性能的影响较大。随着氩氧比的增加,晶粒尺寸减小,结晶度稍有下降,薄膜的电阻率却显著降低,当氩氧比为1∶0时,薄膜具有最低的电阻率为6.85×10^(-4)Ω·cm。此外,所有的梯度AZO薄膜在可见光区的透过率均达到80%。

热处理工艺对溶胶-凝胶法制备ZnO:Al薄膜光电性能的影响

采用溶胶-凝胶法以提拉的方式在普通玻璃基底上制备出ZnO:Al(AZO)薄膜。通过X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、方块电阻测试仪、Hall效应测试仪、紫外-可见-红外分光光度计研究了薄膜物相、微观结构、光电性能;分析了不同热处理方式对于薄膜光电性能的影响。结果表明:经10次提拉所制备薄膜可见光透过率85%左右。热处理工艺的选择对于提升AZO薄膜的电学性能至关重要,相比于空气气氛和真空下的热处理,采用具有还原性的5%H_2和95%N_2的混合气氛热处理得到了具有最好电学性能的AZO薄膜。在550℃还原气氛下保温60 min得到薄膜方块电阻约为300Ω/□,电阻率约为3.3×10^(-3)Ω·cm。