室温直流反应磁控溅射制备透明导电In_2O_3∶Mo薄膜

在室温条件下采用直流反应磁控溅射法制备了新型透明导电In2O3:Mo薄膜.研究了溅射压强中氧气百分含量[P(O2)]为8.0%～18.0%时对薄膜光电特性以及表面形貌结构的影响.结果表明,薄膜的光电性能对溅射压强中P(O2)非常敏感.分析显示P(O2)决定了薄膜中的氧空位含量和载流子浓度,从而影响了薄膜的光电特性.原子力显微镜观察表明,适量的P(O2)条件下可以获得平均粗糙度为0.3 nm、颗粒均匀、表面平整的薄膜.室温制备的IMO薄膜在可见光区域的平均透射率(含玻璃基底)高达82.1%,电阻率低至5.9×10-4 Ω·cm.

厚度对电子束蒸发制备IMO薄膜性能的影响

通过电子束蒸发法制备In2O3:Mo(IMO)薄膜,详细研究了厚度对薄膜光电性能的影响.当薄膜厚度为=35 nm时,XRD谱与SEM图像均证明薄膜基本上处于非晶态(存在少许纳米晶粒),其光学特性优良而电学特性较差;随着薄膜厚度增加,薄膜的晶体结构变得较完善,晶粒增大,薄膜电学性能取得到了改善,在薄膜厚度=150 nm时获得最小电阻率～2.1×10-4 cm,而光学特性有所恶化.通过性能指数比较,d=110 nm厚度的IMO薄膜光电性能较好.

渠道火花烧蚀法制备In_(2)O_(3)∶Mo透明导电薄膜

采用渠道火花烧蚀技术在普通玻璃基板上制备了掺钼氧化铟In2O3∶Mo透明导电薄膜,研究了烧蚀时氧气压强对薄膜光电性能的影响.在基板温度Ts=350℃时,薄膜的电阻率和载流子浓度随氧气压强增大分别呈凹形和凸形的变化趋势.薄膜电阻率最小值是4·8×10-4Ω·cm,载流子浓度为7·1×1020cm-3.载流子迁移率最高可达49·6cm2/(V·s).可见光区域平均透射率大于87%以上,由紫外光电子谱分析得到薄膜的表面功函数为4·6eV.X射线衍射分析表明,薄膜结晶性良好并在(222)晶面择优取向生长.原子力显微镜观察薄膜样品表面得到方均根粗糙度为0·72nm,平均粗糙度为0·44nm,峰谷最大差值为15·4nm.

电子束沉积生长高迁移率IMO透明导电薄膜的研究

研究了利用电子束反应蒸发技术梯度速率生长高迁移率In2O3:Mo(IMO)薄膜的微观结构、光学和电学性能。高纯度In2O3:MoO3陶瓷靶和O2作为源材料。首先,利用低沉积速率(约0.01nm/s)生长一层厚度约为30nm的IMO薄膜,作为缓冲层,其次,提高生长速率至0.04nm/s,高速率生长IMO薄膜,薄膜厚度约50nm。典型薄膜电阻率ρ约为2.5×10-4Ωcm,方块电阻Rs约为22.5Ω,载流子浓度n～5.8×1020cm-3,电子迁移率μ约为47.1cm2V-1s-1,可见光和近红外区域平均透过率约为80%。获得的IMO薄膜光电性能和直接利用低速率生长的薄膜特性相当或更好,并且极大地降低了薄膜生长时间。

电子束反应蒸发技术生长Mo掺杂In_2O_3薄膜

利用电子束反应蒸发技术,调制衬底温度200～350℃,详细研究了Mo掺杂In2O3(IMO,In2O3:Mo)薄膜的微观结构以及光电性能的变化。随着衬底温度增加,原子力显微镜(AFM)与扫描电子显微镜(SEM)图像均证明IMO薄膜表面趋于粗糙,透过率和Hall测试表明其光学和电学性能逐渐提高。在衬底温度为350℃时,获得薄膜最小电阻率为2.1×10-4Ωcm,载流子迁移率为34.2cm2/Vs,其可见光区及近红外区的平均透过率为78%。衬底温度为200℃时,薄膜表现为黑褐色,经分析X射线光电子能谱(XPS)结果认为与薄膜中钼的低价氧化有关,提高衬底温度可改善薄膜氧化状态。

电子束反应蒸发制备高迁移率IMO薄膜及其性能研究

研究了掺杂剂含量对电子束反应蒸发技术生长掺钼氧化铟（In2O3：Mo,IMO）薄膜的微观结构以及光学和电学性能的影响。采用高纯度In2O3：MoO3陶瓷靶和O2作为源材料。随着MoO3掺杂剂含量的增加,IMO薄膜电阻率先降低而后增加,光学性能呈现薄膜透过率下降的趋势。在1.0 wt.%MoO3掺杂剂含量时,获得最佳薄膜性能,薄膜电阻率ρ约为1.97×10^-4Ω.cm,方块电阻Rs约为18Ω/□,载流子浓度n约为6.85×1020cm^-3,电子迁移率μ约为46.3 cm2.V^-1.s^-1,可见光和近红外区域透过率T约为75%-85%（含玻璃衬底）。这种高迁移率的IMO薄膜有望应用于μc-Si：H薄膜太阳电池以及a-Si：H/μc-Si：H硅叠层薄膜太阳电池。