溅射功率对AZO透明导电薄膜的性能影响

Al掺杂的ZnO薄膜(AZO)具有高电导率,可见光范围内的高透过率,已经成为一种逐渐兴起的光电薄膜材料,相比于传统的ITO薄膜,AZO薄膜具有原料储量丰富,价格低廉,无毒无害等优点,成为了替代ITO薄膜的首选材料。本文采用自制的AZO靶材,通过射频磁控溅射的方法制备的AZO薄膜,并利用四探针电阻测试仪、紫外–可见光分光光度计、XRD、SEM对薄膜的性能进行表征,研究了不同的溅射功率对薄膜形貌,结构以及光电性能的影响。结果表明:随着溅射功率从150 W至300 W逐步升高,薄膜的晶粒尺寸逐渐增大,结晶性能上升,电阻率下降,而可见光透过率则呈现先增大后减小趋势。

室温下射频磁控溅射制备ZnO:Al透明导电薄膜及其性能研究

采用射频磁控溅射技术,在室温下,以ZnO:Al2O3(2%Al2O3(质量比))为靶材,在石英玻璃基底上,采用不同工艺条件制备了ZnO:Al(AZO)薄膜。使用扫描电子显微镜观察了薄膜的表面形貌,X射线衍射分析了薄膜的结构,四探针测量仪得到薄膜的表面电阻,轮廓仪测量了薄膜厚度,并计算了电阻率,最后采用分光光度计测量了薄膜的透过率;研究了溅射功率、溅射气压与薄膜厚度对薄膜电阻率及透过率的影响。结果表明:所制备的AZO薄膜具有(002)择优取向,并且发现薄膜厚度对薄膜的光电性能有明显影响,溅射气压和溅射功率对薄膜电学性能有较大影响,但是对薄膜透过率影响不大。当功率为1kW、溅射气压0.052Pa、AZO薄膜厚度为250nm时,其电阻率为8.38×10-4Ω·cm,波长在550nm处透过率为89%,接近基底的本底透过率92%。当薄膜厚度为1125 nm时薄膜的电阻率降至最低(6.16×10-4Ω·cm)。

Ar气流量对磁控溅射AZO导电薄膜红外透光性能的影响

采用射频磁控溅射法在超白玻璃衬底上制备出了近红外波段高透光性的AZO透明导电薄膜,用XRD、SEM和发光光度计研究了不同Ar气流量对AZO薄膜的结晶、电学性能和红外透光性能的影响。发现在室温、不同Ar气流量条件下制备出的AZO薄膜在300~1 100nm内的透过率相差不大,均大于86%,而在1 100~2 500nm内透过率变化明显。在Ar气流量为10cm3/min时,制备出的AZO薄膜在1 100~2 500nm内透过率仅为62.7%,而在Ar气流量增大至40cm3/min时,在1 100~2 500nm内透过率则增加到86.6%。分析表明,AZO薄膜红外透光性能的增加是因为Ar气流量增大时,薄膜电学性能变差,电阻率增加,载流子浓度下降,对红外波段光的自由载流子吸收减弱。

沉积条件对室温下磁控溅射AZO薄膜微结构与光电性能的影响

通过控制室温下射频磁控溅射过程中不同的氩气工作气压、溅射功率和沉积时间,在石英玻璃上沉积Al掺杂ZnO(AZO)薄膜,探究了三种工艺条件对制备的AZO薄膜的微结构及光电性能的影响。所制备的AZO薄膜经500℃退火后均为六方纤锌矿结构,具有优异的透明度,在可见光范围内的平均透过率均在86%以上。在气压0.25Pa、功率200W下,溅射时间为10min时,薄膜的电阻率低至5.04×10^(-3)Ω·cm,而溅射时间为15min时,Haacke性能指数最优,为0.314×10^(-3)Ω^(-1)。结果表明,磁控溅射制备的AZO薄膜的晶体结构、方阻和透过率等特性与制备过程中的气压、功率和时间密切相关,通过评价性能指数可指导优化AZO薄膜的制备工艺。

Structural,Electrical,and Optical Properties of Transparent Conductive Al-Doped ZnO Films Prepared by RF Magnetron Sputtering

Highly conductive transparent Al-doped zinc oxide （AZO） films with highly （002）-preferred orientation were successfully deposited on glass substrates at room temperature by RF magnetron sputtering. Optimization of deposition parameters was based on sputtering RF power and Ar pressure in the vacuum chamber. AZO films of 180nm with an electrical resistivity as low as 2.68 × 10^-3 Ω· cm and an average optical transmission of 90% in the visible range were obtained at RF power of 250W and Ar pressure of 1.2Pa. The effect of chemisorption of oxygen on the grain boundary would capture electrons from conduction band and lead the formation of potential barriers among the crystallites,which will influence the electric property of the AZO thin films. The films have satisfactory properties of low resistance and high transmittance for application as transparent conductive electrodes in light emitting diodes （LEDs） and solar cells.