Preparation and optoelectronic properties of a-IGZO thin films deposited by RF magnetron sputtering at different working pressures

Transparent oxide semiconductor, a-IGZO, thin films were prepared by high-vacuum RF magnetron sputtering at different working pressures. The effect of working pressure on crystal structure, surface morphology, and electrical and optical properties of the films was studied. The highest ball mobility of 17.45 cmZ-V-l.s- 1 is obtained at 0.3 Pa with annealing at 200 ℃, while the highest carrier concentration of 2.32×10^20 cm^-3 and the lowest resistivity of 0.001568 Ω.cm are obtained at 0.45 Pa with annealing. The highest transmittance of 90.9 % is obtained at 0.9 Pa with annealing treatment. A ＂blue shift＂ of UV absorption edge is observed with the increase of working press ure.

薄膜厚度和工作压强对室温制备AZO薄膜性能的影响

采用射频磁控溅射法在室温下、普通玻璃基片上制备了AZO透明导电薄膜。用X射线衍射仪、原子力显微镜、紫外-可见分光光度计和四探针测量了不同薄膜厚度和不同工作压强下所得样品的结构、电学和光学性能,结果表明,所制备的AZO薄膜均具有六角纤锌矿结构,沿c轴择优取向生长;在可见光范围内,薄膜平均透过率约为80%;随着薄膜厚度的增加和工作压强的降低,薄膜的电阻率呈下降趋势;得到的薄膜最低方块电阻为7.5Ω/□。

膜厚对AZO∶Si薄膜性能的影响

近年来,Si基ZnO∶Al透明导电薄膜界面处Si的渗透对薄膜性能的影响引起了人们的关注。本文采用射频磁控溅射法,在石英和Si衬底上沉积了不同厚度的Al、Si弱掺杂(1wt.%)的ZnO薄膜(AZO∶Si),系统研究了膜厚(等价于Si的渗透深度)对薄膜电学、光学性质的影响。结果显示,膜厚在几十nm时,薄膜的电阻率、载流子浓度和迁移率都强烈地依赖于膜厚,在膜厚为19nm时,载流子浓度和迁移率接近最小,电阻率较大,且呈现p型导电特性。随着膜厚增加,载流子浓度和迁移率都变大,电阻率减小并趋于稳定,膜厚在396nm附近时电阻率最小是7×10-3Ωc#m,此时的载流子浓度和迁移率分别是1.54×1020cm-3和5.66cm2 V-1s-1。膜厚达300nm以上时,Si的影响已可忽略。结合薄膜的X射线衍射(XRD)图谱、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见光(UV-Vis)透射光谱探讨了膜厚(Si的渗透深度或过渡层厚度)对薄膜性能的影响及其相关机制。

氧分压对射频磁控溅射制备氧化锌薄膜光电学性质的影响

利用射频磁控溅射在石英基片上沉积ZnO薄膜.为了研究氧分压对ZnO薄膜的结构和光电学性质的影响,在氧分压0.00,2.54,5.06,7.57 mPa的条件下制备了4个样品.样品的微结构、表面形貌和光电学性质分别用X射线衍射仪、原子力显微镜、分光光度计和Van der Pauw方法进行测量.结果表明,所有样品的主要衍射峰为(002)峰,随氧分压的增加,(002)峰的强度降低,且出现了(101)面的衍射峰.氧分压的升高,薄膜的表面粗糙度和载流子浓度减小,迁移率增大,电阻率从氧分压为0时的0.2Ωcm增加到7.57 mPa时的1 400Ωcm.所有样品在可见光区的平均透过率都大于83%,薄膜的折射率随氧分压的增加而增大,而消光系数和光学带隙则减小.

溅射氩气压对射频磁控溅射制备ZnO∶Al薄膜性能的影响

采用磁控溅射方法在玻璃衬底上使用掺杂3％（质量分数）Al2 O 3的 ZnO 陶瓷靶材制备出了掺铝氧化锌（ZnO ∶ Al,AZO）透明导电薄膜.分别用XRD、SEM、四探针测试仪、紫外-可见分光光度计对薄膜的性能进行了表征和分析.研究了溅射过程中不同氩气压强（0．3-1．2 Pa）对薄膜结构、形貌及光电性能的影响.XRD 测试结果表明,所制备的薄膜均具有呈c 轴择优取向的纤锌矿结构.当氩气压强为0．3 Pa时,AZO 薄膜的电阻率最低为6．72×10^-4Ω·cm.所有样品在可见光波段的平均透过率超过85％.

退火氧分压对AZO薄膜的透光和导电性能的影响

在室温下采用射频磁控溅射粉末靶在玻璃基底上制备掺铝氧化锌(AZO)薄膜,采用扫描电镜、X射线衍射仪、紫外可见分光光度计和霍尔效应仪等手段表征和分析了薄膜的微观结构和光电性能,研究了退火氧分压对薄膜光电性能的影响。结果表明:退火后的AZO薄膜仍具有c轴择优取向的六方纤锌矿结构,薄膜的表面致密光滑;随着退火氧分压的降低AZO薄膜光学带隙变窄、透光率有所降低,但是其值均高于80%;随着退火氧分压的降低载流子浓度显著升高,电导特性明显改善,电阻率最低达到2.1×10^(-3)Ω·cm。

溅射功率和工作气压对磁控溅射铬薄膜光电学性质的影响

采用直流磁控溅射方法在石英基片上沉积铬薄膜.研究溅射功率、工作气压对铬薄膜结构、电学和光学性质的影响.利用X射线衍射仪、分光光度计和Van der Pauw方法分别检测薄膜的结构、光学和电学特性,利用德鲁特模型和薄膜的透射、反射光谱计算薄膜的厚度和光学常数.结果表明:制备的铬薄膜为体心立方的多晶态;在工作气压0.6Pa一定时,随着溅射功率从40W增加到120W,沉积速率呈非线性增加,薄膜更加致密,电阻率连续降低,在550nm波长处,薄膜的折射率从3.52增大到功率80W时的最大值(3.88),尔后逐渐减小至3.69;消光系数从1.50逐渐增大到2.20;在溅射功率80W一定时,随着工作气压从0.4Pa增加到1.2Pa,沉积速率呈近线性降低,薄膜的电阻率逐渐变大,在550nm波长处,折射率从3.88减小到3.62,消光系数从2.55减小到1.48.

射频反应磁控溅射法制备ZnO:Al透明导电薄膜的光电性能

室温下采用射频(RF)反应磁控溅射技术在玻璃衬底上沉积具有(002)择优取向的透明导电Al掺杂ZnO(AZO)薄膜。XRD结果表明,制备的AZO薄膜为多晶,具有c轴择优取向。退火处理能提高其结晶度。在Al靶射频功率为40W,ZnO靶射频功率为250W,氩气流量为15mL/min的条件下,获得200nm厚的薄膜电阻率约3.8×10-3?·cm,在可见光范围内有很好的光透过率。