反应磁控溅射法制备F掺杂ZnO(FZO)薄膜的结构和透明导电性能

以Zn/ZnO/ZnF_(2)混合物为靶材,在衬底温度(T_(s))为150℃和300℃、溅射气氛为Ar+O_(2)和Ar+H_(2)下反应溅射制备F掺杂ZnO(FZO)薄膜,研究气体流量、T_(s)以及溅射气氛对薄膜结构及透明导电性能的影响。结果表明:对于Ar+O_(2)下制备的FZO薄膜,T_(s)=300℃时有利于制备出具有(002)择优取向、结晶度高、压应力低且透明导电性能较好的薄膜。对于Ar+H_(2)下制备的薄膜,T_(s)增大到300℃虽然提高了薄膜结晶度和透光性,降低了压应力,但薄膜厚度明显降低,薄膜导电性能变差。比较两种气氛下制备的FZO薄膜,发现Ar+H_(2)下制备的薄膜可在150℃和0.8~3.2 mL·min^(-1)的H_(2)流量范围内得到更好的透明导电性能(电阻率为3.5×10^(-3)Ω·cm,可见光平均透光率为87%)。讨论Ar+H_(2)气氛时H等离子的刻蚀作用与H掺杂、Ar+O_(2)气氛时O离子的轰击作用与薄膜氧缺陷的变化、T_(s)升高时沉积原子反应活性与迁移能力增强以及Eg与载流子浓度的关系。

热处理气氛对ZnO透明导电膜性能的影响

采用溶胶-凝胶法、在空气、Ar气、H2气中热处理制备Al3+、F-掺杂的致密ZnO薄膜。利用XRD、SEM、分光光度计和四探针测试仪对薄膜性质进行表征。研究表明,强还原性H2气处理促进了薄膜晶界中吸附氧的解吸,减少了晶界处缺陷数目,有利于薄膜晶化程度和载流子浓度提高,所制得掺杂ZnO薄膜最低方阻为10Ω/□,在可见光范围内的达透射率在可达90%以上,性能接近ITO导电薄膜。