超高致密度氧化锌铝陶瓷靶的研究

采用冷压-烧结法制备掺铝氧化锌(AZO)陶瓷靶材。用正交试验法设计实验,探究WAl O2 3(%)、压机压力(MPa)、烧结温度(℃)和烧结时间(h)四个因素对相对密度的影响,确定最佳的WAl O2 3(%)、压力(MPa)、烧结温度(℃)以及烧结时间(h)。研究结果发现,四个因素对相对密度的影响程度大小依次为:烧结温度>>压力>WAl 2 O3>烧结时间;最佳的工艺组合为WAl O2 34%、压力10Mpa、烧结温度1300℃和烧结时间2h。在此条件下,靶材的相对密度最大,可达到97%左右。

用于CIGS太阳电池的AZO特性研究

采用射频磁控溅射方法制备掺铝氧化锌（AZO）薄膜,研究了气体流量对薄膜晶体质量及光电性能的影响。测试结果表明,当氩气流量为70 m L/min时制备的薄膜结晶较好,方块电阻为8.25Ω/□,电阻率为4.46×10-4Ω·cm,玻璃基底上可见光范围内的平均透过率为83.56%,综合性能最优,可用于CIGS薄膜太阳电池。采用光谱椭偏仪研究薄膜的光学特性,通过建模计算得到350~800 nm波段内AZO薄膜的光学常数,并通过作图法计算得到薄膜的光学禁带宽度为3.38 e V。

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。

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%。

有源层厚度对柔性AZO-TFT电学性能的影响

在室温下,采用射频磁控溅射法在聚酰亚胺(Polyimide PI)衬底上制备了掺铝氧化锌(AZO)薄膜作为薄膜晶体管(TFT)的有源层,AZO薄膜厚度分别为53 nm,62 nm,79 nm,94 nm。采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)测试分析了不同厚度AZO薄膜的表面形貌、晶粒生长情况,并利用半导体参数仪对柔性AZO-TFT的电学性能进行了测试,研究了有源层厚度对柔性AZO-TFT电学性能的影响。结果表明:AZO薄膜为非晶结构,随着薄膜厚度的增加,薄膜成膜质量提高,均匀致密,当厚度为79 nm时器件获得最佳性能,其饱和迁移率达到2.21 cm^(2)·(Vs),开关比为6.62×10^(4),亚阈值摆幅为1.31 V·dec,阈值电压为10.76 V。

退火处理对高阻AZO纳米叠层薄膜电学性能的影响

采用原子层沉积技术及退火处理工艺制备高阻氧化锌铝（AZO）纳米叠层薄膜。通过原子力显微镜、X射线衍射仪、高阻测试仪对不同退火工艺处理后的AZO纳米叠层薄膜进行表征和分析,并研究了退火温度、退火时间对薄膜形貌、结构及电学稳定性的影响。研究结果表明,经退火处理后的AZO纳米叠层薄膜电阻率明显增大,且适当的时间退火处理有助于薄膜结构的优化。经400℃,6 h退火处理后的AZO纳米叠层薄膜,表面平整连续,粗糙度仅有0.185 nm,且电学稳定性最好。在测试电压为25~1 000 V时,测得薄膜的方块电阻最大值为5.76×10^（12）Ω/,最小值为5.55×10^（12）Ω/,其方块电阻基本稳定。该工艺制备的AZO纳米叠层薄膜在微通道板电子倍增器中具有一定的应用价值。

沉积温度及热处理对AZO纳米叠层薄膜性能的影响

采用原子层沉积技术(ALD)在石英片和n型(100)Si上沉积高阻氧化锌铝(AZO)纳米叠层薄膜,通过扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和X射线衍射仪(XRD)和体积表面电阻率测试仪对薄膜的表面形貌、晶体结构及电学性能进行表征分析,分别研究了不同沉积温度及退火温度对薄膜结构及性质的影响。研究结果表明AZO薄膜存在最优的生长温度窗口为170~200℃,同时发现,经过退火处理的薄膜电阻率明显增大,且适当的退火有助于薄膜结构的优化,经过400℃下退火4 h后的薄膜电阻趋于稳定,可作为微通道板(MCP)打拿极高阻导电层材料。

不同退火工艺对AZO膜性能的影响

掺铝氧化锌(AZO)薄膜由于其独特的光学和电学性能而倍受人们的青睐。本文采用射频磁控溅射技术,制备了综合性能优良的AZO薄膜,通过不同退火工艺处理,研究了其对AZO薄膜的组织结构、电学性能及光学性能的影响。氮气环境下的退火使得AZO膜出现了更为明显的"蓝移"现象,氢气环境下的退火提高了薄膜的导电性。

基于AZO/Ag/AZO透明导电薄膜的染料敏化太阳电池研究

采用化学气相沉积和直流溅射沉积方法成功制备了与基体附着力高的不同Pt厚度的Pt/碳纳米管(CNT)膜层。通过扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(EDS)分别对薄膜厚度和表面形貌以及膜层中Pt的含量进行了研究;通过电化学阻抗谱和循环伏安曲线分别对Pt和Pt/CNT对电极的光电催化性进行了研究。结果表明:CNT与基体具有良好的接触性,并且随Pt沉积时间的增加,Pt在CNT薄膜中的含量增加,染料敏化太阳电池(DSSC)的光电转化效率随Pt厚度的增加而增加;与单纯的Pt对电极相比,Pt/CNT对电极具有更高的活性比表面,更低的电子迁移电阻以及更高的还原电流密度;以Pt(80 nm)/CNT为对电极的DSSC具有最高的光电转化效率8.54%;另外,与Pt(80 nm)对电极相比,以Pt(40 nm)/CNT为对电极制备的DSSC具有更高的光电转化效率,因此,该新型对电极结构可大大节省贵金属Pt的用量,在DSSC的应用中具有很大的潜力。

改善玻璃衬底上ZnO薄膜特性的方法

利用磁控溅射法在玻璃衬底上淀积铝掺杂氧化锌(AZO)薄膜作为缓冲层,在其上制备了ZnO薄膜。重点研究了AZO薄膜作为缓冲层对玻璃衬底上ZnO薄膜特性的影响。扫描电子显微镜(SEM)图像和X射线衍射(XRD)图谱分析结果表明,玻璃衬底上加入厚度为1μm的AZO缓冲层后,提高了衬底材料和ZnO薄膜之间的晶格匹配程度,有助于增大ZnO薄膜晶粒尺寸,提高其(002)取向择优生长特性、薄膜结晶特性及晶格结构完整性。室温下的透射光谱结果表明玻璃/AZO和玻璃衬底上ZnO薄膜的透光特性没有显著不同。光致发光(PL)谱研究结果表明AZO缓冲层可以有效阻止衬底表面硅原子从ZnO薄膜中"俘获"氧原子,减少ZnO薄膜中的缺陷,改善ZnO薄膜的结晶质量。

埋栅TCO薄膜的制备及在太阳电池上的应用

提出新型金属埋栅结构来改良透明导电氧化物薄膜(TCO)的光电性能,并分别采用AZO和ITO这2种TCO材料制备和对比3类薄膜(单层TCO薄膜、TCO/金属薄膜/TCO以及TCO/金属栅线/TCO三明治结构的薄膜)的光学和电学性能。本文制备的新型叠层AZO/Mg栅线/AZO和ITO/Ag栅线/ITO结构在300~1200 nm范围内光学透过率保持约在85%,方阻分别降低至1.94和91Ω/□。将ITO/Ag栅线/ITO作为TCO用在n-CdS/p-Si异质结电池上取得了9.31%的效率,相比单层ITO的电池转换效率提高了6.03%。该工作为低方阻、高光学透过率TCO的制备提供了一种行之有效的思路,在光电子器件上也具有一定的应用前景。

低温下蛋白质基底薄膜晶体管的制备

本文采用射频磁控溅射技术沉积铝掺杂氧化锌(AZO)薄膜作为有源层,成功制备以玉米蛋白膜为基底的AZO薄膜晶体管(AZO-TFT),并对该器件的电学特性进行了表征.系统论述了磁控溅射过程中不同的氧分压对AZO薄膜表面及其TFT器件电学性能的影响规律.结果表明,磁控溅射的氩氧比为80∶20时,AZO薄膜表面的粗糙度较小,其值RMS=1.867 nm;制备的AZO-TFT均为n-沟道增强型器件,且呈现良好的饱和特性.该晶体管的电学性能较优,其亚阈值摆幅为2.64 V/decade,阈值电压为1.2 V,电流开关比可达4.08×10^(3),为新型可生物降解薄膜晶体管技术奠定了实验基础.

ZnO多晶薄膜绒面结构及陷光特性分析

针对当前薄膜太阳电池对光管理的迫切需求,采用磁控溅射及后腐蚀技术制备获得了高性能绒面铝掺杂氧化锌(AZO,ZnO:Al)前电极。深入分析了ZnO多晶薄膜厚度及腐蚀时间对绒面结构及陷光特性的影响。研究结果表明,随多晶薄膜厚度的增加,晶粒尺寸增大,腐蚀后获得的弹坑状表面结构的粒径亦随之增大,绒度增大;随后腐蚀时间的增加,弹坑状粒径及绒度均具有先增大而后趋于饱和的趋势。当沉积ZnO多晶薄膜初始厚达2μm时,获得的薄膜电阻率小于3×10-4Ω·cm,经180s稀HCl(0.5%)腐蚀后,绒面ZnO的均方根粗糙度(RMS)达143nm,400～1 100nm平均透过率达81.4%,在500nm处绒度为84.3%,750nm处绒度可达73.8%,方块电阻小于5Ω/□,满足了硅基薄膜叠层电池对前电极的光电性能需求。