沉积功率对溅射制备镓镁共掺杂氧化锌薄膜光学和电学性能的影响

采用控溅射工艺制备了镓镁掺杂氧化锌(Zn O:Ga-Mg)透明导电薄膜,通过多种表征技术研究了沉积功率对薄膜结构、形貌、光学和电学性能的影响.实验结果表明,所有薄膜均为六角纤锌矿结构并且具有c轴择优取向生长特点,并且沉积功率明显影响薄膜的性能.沉积功率为150 W时所制备的Zn O:Ga-Mg薄膜具有最好的结晶质量和光电性能,对应的平均可见光透过率为92.2%、电阻率为1.18×10^(-3)Ω·cm、品质因数为1.04×10^(4)Ω^(-1)·cm^(-1)、晶格应变为1.95×10^(-3)、位错密度为1.17×10^(15)m^(-2).另外,利用光学表征方法获得了Zn O:Ga-Mg薄膜的光学常数,同时根据单振子WDD模型研究了薄膜的光学色散性质,得到了薄膜的振子参数、非线性光学常数和光学能隙.研究结果表明沉积功率是影响Zn O:Ga-Mg薄膜结构和光电性能的最重要的工艺参数之一.

氧化锌共掺杂薄膜的光电性能研究

为研究不同掺杂氧化锌靶材制备薄膜的光电性能,采用了AZO和AGZO靶材制备薄膜样品,研究不同靶基距下制备AZO薄膜的均匀性,同时研究了不同溅射工艺参数下的AZO、AGZO薄膜的光电性能,此外,通过对比分析AZO、AGZO薄膜之间的性能差异,探究靶材组分改进对薄膜性能的影响和机理。实验结果表明,靶基距为9 cm沉积薄膜的厚度均匀性较好;在纯氩条件制备的AZO和AGZO薄膜的方阻最低,此外,AZO和AGZO薄膜在300nm~1300 nm的较宽区域均展现了良好的光学透射性能,在200℃/0%O2的参数条件下,AZO和AGZO薄膜的电阻率在10^(-3)Ω·cm量级,载流子浓度在10^(20)cm^(-3)量级,其中Ⅲ族元素的掺杂量增大的AGZO(2.6wt%Al_(2)O_(3)+Ga_(2)O_(3))在最佳工艺参数条件制备的薄膜的光电性能更为优越。

基片温度对镓钛共掺杂氧化锌透明导电薄膜性能的影响

以镓钛共掺杂氧化锌(GTZO)陶瓷靶作为溅射源材料,采用射频磁控溅射技术在玻璃基片上制备了GTZO透明导电薄膜,通过X射线衍射仪(XRD)、可见-紫外光分光光度计和四探针仪等测试表征,研究了基片温度对GTZO薄膜晶体结构、电学性质和光学性能的影响.结果表明:所制备的GTZO薄膜均为六角纤锌矿结构,并具有(002)择优取向,其结晶质量、晶粒尺寸、方块电阻、透过率、光学能隙以及品质因数都与基片温度密切相关,当基片温度为350℃时,GTZO薄膜的品质因数最大,具有最佳的光电综合性能.

制备条件对镓掺杂氧化锌薄膜的透明导电性影响

用高温固相反应法制备了镓掺杂的氧化锌导电陶瓷,研究了预烧温度、烧结温度和掺杂浓度等工艺条件;用射频磁控溅射方法分别在玻璃和石英基底上沉积了镓掺杂的氧化锌薄膜,研究了该薄膜在不同的基底温度和不同的氧氩比等条件下的光电性质的变化情况以及氮气氛下不同退火温度下的光电性质,结果表明:镓掺杂氧化锌薄膜在450℃的基底温度、2%的掺杂浓度和700℃的退火温度等条件下实现了0.84×10-4Ω.cm的低电阻率和大于90%的可见光透过率,其光学带隙随退火温度的上升也有一定程度的增大.

热原子层沉积钛掺杂氧化镓薄膜的光学性能

在250℃的低温下,以三甲基镓、四(二甲氨基)钛为前躯体源,O_(3)为反应气体,采用热原子层沉积制备了Ti掺杂Ga_(2)O_(3)(TGO)薄膜。Ga_(2)O_(3)和TiO_(2)的生长速率分别为0.037 nm/cycle和0.08 nm/cycle,TGO薄膜厚度低于理论计算值。X射线光电子能谱仪测试结果表明膜中Ti浓度随Ga_(2)O_(3)/TiO_(2)循环比减少而增加,O 1s、Ga 2p和Ti 2p的峰位置向较低的结合能移动,这是因为Ti原子取代了Ga原子的某些位点引起了结合能降低,表明Ti元素成功掺杂到Ga_(2)O_(3)薄膜中。TiO_(2)和Ga_(2)O_(3)的芯能级光谱分析表明薄膜中存有Ti^(4+)和Ga^(3+)离子。TGO薄膜的O 1s芯能级光谱中Ga-O键随着Ti-O键含量增加而下降,表明TGO薄膜中形成Ga_(2)O_(3)-TiO_(2)复合材料。掠入射X射线衍射图中没有出现衍射峰,表明沉积的Ga_(2)O_(3)和TGO薄膜为非晶态。原子力显微镜观察到薄膜表面平整光滑,均方根粗糙度为0.377 nm,这得益于原子层沉积逐层生长的优势。TGO薄膜在可见光区表现出较高的透明度,对紫外光强烈吸收。随着Ti掺杂浓度的增加,TGO薄膜的折射率由于化学变化从1.75增加到1.99,紫外光区消光系数增大引起透过率减小,吸收边缘出现了红移,光学带隙从4.9 eV减小到4.3 eV。分光光度法和X射线光电子能谱法测定薄膜光学带隙所得的结果一致。

钛掺杂氧化锌薄膜晶体管研究发展现状

钛(Ti)元素在自然界中相当丰富,在金属元素中含量仅次于Al、Fe、Mg位列第四,可以明显降低氧化物薄膜晶体管(TFT)的成本。从现有文献资料来看,采用Al、Ga等ⅢA族元素掺杂的氧化锌(ZnO)TFT报道较多,而采用Ti、Zr等ⅣB族元素掺杂的ZnO-TFT报道较少。由于Ti+4的价半径(0.068 nm)略小于Zn+2的价半径(0.074 nm),Ti-O键长(0.1973 nm)接近Zn-O键长(0.1970 nm),因而钛掺杂引起的晶格畸变较小;同时Ti+4和Zn+2的价态差为2,一个掺杂原子能够实现薄膜的实用化,因此钛掺杂氧化锌薄膜晶体管(TZO-TFT)具有优良的性能。文章介绍了TZO-TFT的研究发展现状,展望了今后的研究方向和应用前景。

磁控溅射沉积镓掺杂氧化锌薄膜的微观结构性质研究(英文)

采用磁控溅射工艺在玻璃衬底上沉积镓掺杂氧化物透明导电薄膜样品,通过X-射线衍射仪的测试表征及其定量分析研究了薄膜样品的结晶性质和微观结构性能.结果表明,所沉积的样品均为六角纤锌矿型的多晶结构并具有(002)择优取向生长特性,其晶格常数、晶面间距和Zn-O键长等参数与标准值一致.当膜厚为570 nm时,薄膜样品的(002)织构系数和晶体尺寸最大、晶格应变和位错密度最小,具有最好的晶体质量和微观结构性能.

射频功率对MgO掺杂镓锌氧化物薄膜性能的影响（英文）

采用磁控溅射技术制备了MgO掺杂镓锌氧化物薄膜样品,通过X射线衍射(XRD)、电阻率、载流子浓度和Hall迁移率测试分析,研究了射频功率对薄膜样品微观结构和电学特性的影响.实验结果表明,所有样品均为六角纤锌矿结构并具有明显的c轴择优取向生长特点,其微观结构和电学特性与射频功率密切相关.当射频功率为125 W时,所制备薄膜的晶粒尺寸最大为52.1 nm、张应力最小为0.082 GPa、电阻率最低为1.54×10^-3Ω·cm、载流子浓度最大为5.26×10^20cm^-3、Hall迁移率最高为7.41 cm^2·V^-1·s^-1,具有最优的结晶性质和电学性能.

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。

溅射时间对掺镓氧化锌透明导电薄膜特性的影响

采用射频磁控溅射方法在玻璃衬底上沉积掺镓氧化锌(GZO)透明导电薄膜,通过X射线衍射仪(XRD)、分光光度计和四探针仪等测试分析,研究了溅射时间对薄膜的晶体结构、光学和电学性能的影响.结果表明:GZO薄膜的性能与溅射时间密切相关.所制备的GZO薄膜均具有良好的c轴择优取向,可见光波段的平均透过率均高于87.97%;溅射时间越长,薄膜厚度越大,相应的晶粒尺寸减小,同时衍射峰强度呈现出先增大再减小的变化趋势,当溅射时间为25 min时,GZO薄膜的衍射峰强度最大,对应的电阻率最小(1.05×10-3Ω.cm).

铝掺杂氧化锌薄膜的光学性能及其微结构研究

以氧化铝(Al2O3)掺杂的氧化锌(Zn O)陶瓷靶作为溅射靶材,采用射频磁控溅射工艺在玻璃基片上制备了具有c轴择优取向的铝掺杂氧化锌(Zn O:Al)薄膜样品.通过可见-紫外光分光光度计和X射线衍射仪的测试表征,研究了生长温度对薄膜光学性能及其微结构的影响.实验结果表明:薄膜性能和微观结构与生长温度密切相关.随着生长温度的升高,样品的可见光平均透过率、(002)择优取向程度和晶粒尺寸均呈非单调变化,生长温度为640 K的样品具有最好的透光性能和晶体质量.同时薄膜样品的折射率均表现为正常色散特性,其光学能隙随生长温度升高而单调增大.与未掺杂Zn O块材的能隙相比,所有Zn O:Al薄膜样品的直接光学能隙均变宽.

铝锆共掺杂氧化锌透明导电薄膜的低温制备及特性研究

利用直流磁控溅射法在室温玻璃衬底上制备出了可见光透过率高、电阻率低的铝锆共掺杂氧化锌(ZAZO)透明导电薄膜。讨论了溅射功率对ZAZO薄膜结构、形貌和光电性能的影响。实验结果表明,溅射功率对ZAZO薄膜的结构、形貌和电学性能有很大影响,而对其光学性能影响不大。扫描电子显微镜和X射线衍射仪研究结果表明,ZAZO薄膜为六方纤锌矿结构的多晶薄膜,具有垂直于衬底方向的c轴择优取向。当溅射功率为120 W时,薄膜的电阻率达到最小值5.28×10-4Ω.cm,其可见光区平均透过率超过94%。

钼掺杂氧化锌薄膜的制备及其性能研究

采用掺氧化钼(MoO_3)的氧化锌(ZnO)陶瓷靶作为溅射源材料,利用磁控溅射工艺制备了钼掺杂氧化锌(MZO)透明导电氧化物(TCO)薄膜,通过X-射线衍射仪(XRD)、光分光光度计和四探针仪进行了测试表征,研究了溅射功率对MZO薄膜结构、光学和电学性能的影响.结果表明:所沉积的MZO薄膜样品均为六角纤锌矿结构,并具有(002)择优取向生长特性,溅射功率对薄膜结构和光电性能具有不同程度的影响.当溅射功率为120 W时,MZO薄膜的可见光区平均透过率最高、电阻率最低、性能指数最大,具有最好的光电综合性能.

工艺参数对RF磁控溅射沉积铝掺杂氧化锌薄膜特性的影响

ZnO :Al(ZAO)是一种N型半导体薄膜材料 ,具有优良的光电特性 ,如低的电阻率和高的可见光透过率。本文利用射频磁控溅射技术在无机玻璃衬底上制备了ZAO透明导电薄膜 ,研究了工艺参数对其结构和光电特性的影响。结果表明原位制备的薄膜经热处理后具有c轴择优取向的六角纤锌矿结构 ,晶粒垂直于衬底方向柱状生长。薄膜的最小电阻率和可见光透过率分别为 8 7× 10 - 4 Ωcm和 85

银掺杂氧化锌薄膜的溶胶-凝胶法制备及表征

采用溶胶-凝胶法,通过改变硝酸银与醋酸锌的物质的量比分别在Si,ITO和玻璃基片上制备出不同Ag掺杂浓度的ZnO薄膜.利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外可见光分光光度计、伏安特性曲线等测试手段,表征了薄膜的结晶状况、表面形貌及光电特性等.结果表明:随Ag元素的引入及掺杂浓度的升高,ZnO薄膜中有Ag单质生成,并在波长404 nm处出现了由Ag单质颗粒引起的共振吸收峰,同时ZnO薄膜的导电性得到了明显改善,在可见光范围内薄膜透光率均在85%以上.Ag掺杂原子数分数为7%时,薄膜导电性最好,其在可见光范围内透光率高达90%.

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.

钴、锰掺杂氧化锌薄膜的制备和特性研究

在200～500℃的衬底温度范围内,用电子束蒸镀法在Si衬底上制备了沿[002]取向的Zn0.80Co0.15Mn0.05O薄膜。这些薄膜都具有室温铁磁性,薄膜磁性随衬底温度的增大,在400℃出现极大值。X射线分析则表明,除200℃制备的薄膜结晶和取向较差外,其它温度的薄膜都沿C轴高度取向,(002)面间距和衍射峰半高宽(FWHM)接近相等。讨论了衬底温度对薄膜晶体结构和磁性的影响。

钇掺杂氧化锌薄膜的研究进展

氧化锌材料具有优异的光电特性,易于掺杂,近年来一直是半导体材料领域关注的热点。稀土元素钇掺杂氧化锌(YZO)薄膜属于新兴的研究方向,相关研究还处于初级阶段。评述了国内外关于YZO薄膜的最新研究进展。分析比较了该薄膜材料的主要制备方法,包括溶胶-凝胶、共沉淀、磁控溅射、电化学沉积等。着重介绍了目前YZO薄膜的主要研究成果,分析结果表明适当浓度的Y掺杂,能够改善氧化锌的晶格结构,增强紫外辐射强度,提高可见光透过率,降低电阻率。探讨了YZO透明导电薄膜在短波长发光、平板显示、太阳电池等光电器件领域的应用前景。

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 。