掺钛氧化锌透明导电薄膜的制备及特性研究

利用直流磁控溅射法在室温水冷玻璃衬底上成功地制备出了掺钛氧化锌(ZnO∶Ti)透明导电薄膜。研究了靶衬间距对ZnO∶Ti薄膜结构、形貌和光电性能的影响。研究结果表明,靶衬间距对ZnO∶Ti薄膜的结构和电阻率有显著影响。X射线衍射(XRD)表明,ZnO∶Ti薄膜为六角纤锌矿结构的多晶薄膜,且具有c轴择优取向。在靶衬间距为4.6 cm时,实验获得的ZnO∶Ti薄膜电阻率具有最小值4.18×10-4Ω.cm。实验制备的ZnO∶Ti薄膜具有良好的附着性能,可见光区平均透过率超过92%。ZnO∶Ti薄膜可以用作薄膜太阳能电池和液晶显示器的透明电极。

溅射压强对掺钛氧化锌纳米薄膜微结构和光电性能的影响

采用射频磁控溅射法,采用不同的溅射压强将同一掺钛氧化锌靶材在普通玻璃衬底上溅射出八个TZO(掺钛氧化锌)薄膜样品,测试其微结构和光电性能,分析其薄膜性能与溅射压强之间的微观机理,从而获得制备性能优越的TZO薄膜所需的最佳溅射压强。结果表明:所有样品均为具有c轴择优取向的六角铅锌矿多晶纳米薄膜;溅射压强对薄膜微结构和光电性能有显著的影响;溅射功率为150 W,氩气流量为25 sccm,衬底温度为150℃,压强为0.5 Pa时制备的薄膜光电性能较好,具有较大晶粒尺寸,在可见光区(400~760 nm)有较高的平均透过率达91.48%,较低电阻率4.13×10^(-4)Ω·cm,较高的载流子浓度和较大迁移率。

掺钛氧化锌纳米薄膜微结构及其光电性能研究

采用射频磁控溅射法,以不同保温时间的掺钛氧化锌为靶材在普通玻璃衬底上制备了TZO（掺钛氧化锌）薄膜样品,测试其微结构和光电性能,从而获得制备性能优越的TZO 薄膜所需靶材的最佳条件.测试结果表明,所有样品均为具有c 轴择优取向的六角铅锌矿多晶纳米薄膜;靶材烧结温度和保温时间对薄膜微结构和光电性能有较大影响;以经1500 ℃烧结并保温6h的靶材所制备的薄膜光电性能较好,具有较大晶粒尺寸,在可见光区（400-760nm）有较高的平均透过率91.16%,较低电阻率1.07×10^-4 Ω·cm,较高的载流子浓度和较大迁移率.

生长温度对掺钛氧化锌薄膜光学性质的影响

以氧化锌钛陶瓷靶作为溅射源,采用磁控溅射技术在玻璃衬底上制备了掺钛氧化锌(TZO)透明导电薄膜,通过X射线衍射仪和分光光度计测试表征以及全光谱拟合法分析,研究了生长温度对TZO薄膜晶体结构和光学性质的影响.结果表明:所有TZO样品均为六角纤锌矿结构,并具有(002)择优取向,生长温度对薄膜晶粒尺寸和光学透射率的影响较明显,而对折射率、消光系数和光学能隙的影响较小.当生长温度为200℃时,TZO薄膜的晶粒尺寸最大,可见光范围平均透射率(含衬底)为76.1%,对应的直接光学能隙为3.45 eV.

掺杂比对掺钛氧化锌薄膜结构和光学性能的影响

利用直流磁控溅射工艺,在室温水冷玻璃衬底和PET衬底上成功制备出了不同掺杂比的掺钛氧化锌(TZO,ZnO:Ti)薄膜.通过X射线衍射谱(XRD)研究了薄膜的结构,用四探针对薄膜的方阻进行了测量,用紫外-可见分光光度计和红外傅里叶变换光谱仪等仪器对薄膜的光学性能进行测试分析,研究了掺杂比对TZO薄膜结构和光学性能的影响.实验结果显示,所制备不同掺杂比的TZO薄膜均为具有C轴择优取向的六角纤锌矿结构的多晶薄膜,掺杂比对TZO薄膜的光学性能有显著的影响,制备的TZO薄膜的平均折射率在2.01左右.

氢气氛退火对掺钛氧化锌薄膜光电性能的影响

为研究有氧溅射和氢气氛退火对TZO薄膜的光电性能的影响,采用射频磁控溅射法,以掺钛(2 at%)氧化锌为靶材,在石英衬底上溅射掺钛氧化锌(TZO)薄膜。在溅射过程中,往溅射室通入不同流量(0,6,10,15 sccm)的氧气,再将制备的TZO薄膜在氢气氛中退火,用XRD测试薄膜的晶体结构,用紫外分光光度计测量光学透过率并计算其光学带隙,用Hall效应分析仪测试表征薄膜的电性能参数。测试结果表明,在不同流量的氧气氛下溅射的TZO薄膜其光学透过率变化较小,但其电导率随氧气流量的升高而显著下降。氢气氛退火对薄膜样品的光学和电学性能均有较大的影响。对溅射过程中通入流量为15sccm氧气所制备的TZO薄膜,比较该样品经氢气氛退火前后的光学和电学性能参数,结果发现其可见光波段(400～760 nm)的平均透过率由84.9%提高到91.6%,其电阻率由1.16×10~2Ω·cm降到7.46×10^(-2)Ω·cm,其载流子浓度和迁移率分别由-3.32×10^(16)cm^(-3)和1.63 cm^2/(V·s)增加到-2.73×10^(19)cm^(-3)和3.07 cm^2/(V·s)。

掺钛氧化锌纳米薄膜的研究进展

在论述磁控溅射制备的掺钛氧化锌薄膜研究意义的基础上,介绍了目前国内外有关采用磁控溅射制备的掺钛氧化锌薄膜的研究现状,并展望了掺钛氧化锌薄膜的未来研究方向。