透明导电氧化物ZnO:Al(ZAO)薄膜的研究

用磁控反应溅射法制备了ＺｎＯ：Ａｌ（简称ＺＡＯ）薄膜，研究了薄膜方块电阻空间分布的均匀性及微观形貌、并对ＺｎＯ：Ａｌ薄膜表面各元素的化学状态和深度分布进行了 ＸＰＳ和 ＡＥＳ分析。

透明导电薄膜ZnO:Al(ZAO)的性能及其在有机发光二极管中的应用

研究了ZAO透明导电薄膜的微观组织结构、化学成分及其电学光学特性.结果表明,多晶ZAO薄膜呈柱状晶并具有(002)面择优取向, c轴晶格常数大于0.52000 nm;ZAO薄膜不同微区之问的成分不均匀导致了电学性能的不均匀; ZAO薄膜的电阻率和在可见光区的平均透射率分别为1.39×10-4 Ω·cm和80.8％.其透射率和吸收率曲线均具有明显的波动性,该波动性影响以ZAO为阳极的有机发光二极管的发射光谱,在5.38 A/m2电流密度下二极管的发光效率大于2 cd/A.

退火对ZnO:Al薄膜光致发光性能的影响

采用溶胶-凝胶工艺在石英衬底上制备ZnO:Al(AZO)薄膜,通过不同温度的退火处理,研究了退火对AZO薄膜结构和光致发光特性的影响。XRD图谱表明:所制备的薄膜具有c轴高度择优取向,随着退火温度的升高,(002)峰的强度逐渐增强,同时(002)峰的半高宽逐渐减小,表明晶粒在不断增大。未退火样品的光致发光(PL)谱由361 nm附近的紫外带边发射峰和500 nm附近的深能级发射峰组成。样品经退火后,以500 nm为中心的绿带发射逐渐减弱,而带边发射强度有所增强,并且逐渐红移到366 nm附近,与吸收边移动的测试结果相吻合。对经过不同时间退火的样品分析表明,AZO薄膜的发光特性与退火时间也有很大关系,时间过短可见波段的发射较强,但时间过长会使晶粒发生团聚,导致紫外发射峰强度减弱。

直流磁控溅射ZnO:Al薄膜的光电和红外发射特性

以锌、铝合金 (ω(Al) =3% )为靶材 ,利用直流反应磁控溅射法制备了系列掺铝氧化锌ZnO :Al(ZAO)薄膜样品 ,通过X射线衍射 (XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、分光光度计、霍耳效应及红外发射率测量仪等测试仪器或方法表征了样品的结构、形貌、光学、电学及红外发射特性 .测得样品最低电阻率达到 1 .8× 1 0 -6(Ω·m) ,最大禁带宽度为 3.47eV ,可见光区平均透过率达到 90 % ,8～ 1 4μm波段平均红外发射率在 0 .2 6～ 0 .9之间 .上述特性均随衬底温度和溅射功率的变化有着规律的变化 .当方块电阻小于 45Ω时 ,薄膜在 8～ 1 4μm波段平均红外发射率与方块电阻遵循二阶函数变化规律 .

溶胶-凝胶法制备的ZnO:Al薄膜的微观结构及光学、电学性能

采用溶胶-凝胶法制备了ZnO:Al(AZO)透明导电薄膜．通过X射线衍射(XRD)、紫外-可见分光光度计 (UV-Vis)、扫描电镜(SEM)和电阻测量装置,考察了Al掺杂量、退火温度及镀膜层数等工艺参数对薄膜的微观结构和光电性能的影响．结果表明,退火温度越高,多晶AZO薄膜的(001)晶面择优取向生长的趋势越强,并且随退火温度升高,薄膜的晶粒尺寸增大,透光率增加．薄膜晶体结构为纯ZnO的六角纤锌矿结构．在掺杂浓度1％(摩尔分数)、退火温度500℃及镀膜层数10的条件下,得到了电阻率为3．2×10-3Ω·cm、可见光区的平均透射率超过90％的AZO薄膜．

衬底温度和氢气退火对ZnO:Al薄膜性能的影响

采用射频磁控溅射法在石英玻璃衬底上制备了性能良好的透明导电ZnO:Al薄膜,并研究了衬底温度和氢气退火对薄膜结构和光电性能的影响。结果表明,衬底加热可以改善薄膜结晶质量和c轴择优取向,减小内应力,并提高其电学性能。经稀释氢气退火后,500℃沉积的薄膜电阻率由9.4×10-4Ω.cm减小到5.1×10-4Ω.cm,迁移率由16.4cm2.V-1.s-1增大到23.3 cm2.V-1.s-1,载流子浓度由4.1×1020cm-3提高到5.2×1020cm-3,薄膜的可见光区平均透射率仍达85%以上。禁带宽度随着衬底温度的升高和氢气退火而展宽。

热处理温度对ZnO∶Al薄膜性能的影响

利用溶胶-凝胶技术在玻璃衬底上制备了ZnO∶Al薄膜,表征了薄膜的结构、光透过和光致发光特性,探讨了热处理温度对薄膜晶体结构和光学性质的影响.结果表明,在热分解温度400℃和退火温度600℃时,ZnO∶Al薄膜的C轴择优取向明显,透过率较高.在热处理温度400℃情况下,激发波长340nm的光致发光谱中有三个发光中心,紫外发光强度随退火温度的升高先升高后下降,500℃时发光强度最强.其它两个发光峰的强度随退火温度的升高而降低甚至消失.激发波长不同,ZnO∶Al薄膜的发光中心和强度均发生变化.

ZnO:Al绒面透明导电薄膜的制备及分析

利用中频脉冲磁控溅射方法,采用Al掺杂(质量百分比2%)的Zn(纯度99.99%)金属材料为靶材制备平面透明导电ZnO:Al(ZAO)薄膜。利用湿法腐蚀方法,将平面ZAO薄膜在0.5%的稀盐酸中浸泡一定时间后,形成表面凹凸起伏的绒面结构。研究了平面ZAO薄膜的结构特性以及衬底温度、溅射功率和腐蚀时间对绒面ZAO薄膜表面形貌的影响,并对腐蚀前后薄膜的电阻变化进行了分析。结果表明:高温、低功率条件下制备的绒面ZAO薄膜表面形貌较好,在硅薄膜太阳电池中具有潜在的应用前景。

氮气退火对NiO/ZnO:Al薄膜PN结的影响

利用磁控溅射法,在ITO玻璃基底上沉积NiO薄膜和ZnO:Al(Al掺杂的ZnO或AZO)薄膜,制备具有半导体特性的NiO/ZnO:Al透明异质结二极管。使用UV-1700型分光光度计、KEITHLEY4200-SCS半导体测试仪、JSM-6490LV型扫描电子显微镜等分析氮气退火对NiO/ZnO:Al薄膜性能的影响。实验结果表明:500℃退火范围内,NiO薄膜的透过率随退火温度的升高单调上升,500℃时透过率在80%以上,NiO/ZnO:Al薄膜的透过率明显提高;在400℃时,NiO/ZnO:Al薄膜整流特性最佳。

直流溅射ZnO导电靶制备ZnO:Al透明导电薄膜

利用直流(DC)磁控溅射导电率良好的ZnO:Al陶瓷制备ZnO:Al透明导电薄膜。在不同的温度下对靶的溅射得到的薄膜进行X-ray、AFM、霍尔系数的测量等的分析,研究了溅射温度对膜的薄膜结构电学和光学性能的影响。制得的薄膜均为(002)面的单一择优取向,且当温度为300℃时,有最低的电阻率为6.33×10-4Ωcm。薄膜在可见光部分的透射率都在80%以上。

退火时间对ZnO:Al薄膜性能的影响

采用溶胶-凝胶法在石英玻璃衬底上制备了Al／Zn原子比为0．1％的ZnO：Al薄膜，在500℃的氩气中进行了1～5h不同时间退火处理，利用X射线衍射（XRD）、光致发光（PL）、透射光谱和四探针法研究了退火时间对薄膜性能的影响。结果显示，退火1h时，样品出现了C轴择优取向，深能级发射（DLE）提高，可见光区光学透过率约为80％，电阻率仅为4×10^-2Ω·cm。更长时间退火后，随着退火时间增加，薄膜结晶质量逐渐变差，电阻率逐渐增大。

铝掺杂对ZnO:Al薄膜结晶性能与微观组织的影响

以二水合醋酸锌为原材料,采用溶胶-凝胶浸涂法在钠钙玻璃基片上制备了具有c轴择优取向的ZnO:Al薄膜,考察了铝掺杂浓度对薄膜结晶性与微观组织结构的影响。结果表明:铝掺杂使ZnO薄膜(002)晶面的2θ向高角度方向偏移,c轴择优取向性增强,晶粒变小(15～20nm)。当铝掺杂浓度(摩尔分数)为1%～2%时,微观组织结构变得致密均匀;当铝掺杂浓度大于2%时,发生颗粒团聚现象;在高掺杂浓度下(5%和8%),出现大尺寸片状ZnO:Al晶粒异常长大,生长出特殊形貌的薄膜。

磁控溅射中工艺参数对ZnO:Al薄膜性能的影响

利用射频磁控溅射法,采用氧化锌铝(98%ZnO+2%Al_2O_3)为靶材,在普通载玻片上制备了ZAO(ZnO:Al)薄膜,研究了溅射功率及溅射气压对薄膜晶体结构、电学和光学性能的影响。采用X射线衍射仪、场扫描电镜对薄膜的结构及表面形貌进行了分析,采用分光光度计和电阻率测试仪对薄膜的光电学性能进行了测试。结果表明,当溅射功率为120W、衬底温度为300℃、工作气压为0.5Pa时制得的薄膜具有良好的光电学性能,可见光平均透过率为88.21%,电阻率为8.28×10^(-4)Ω·cm。

退火对Al掺杂ZnO薄膜材料结构性能和表面形貌的影响研究

采用无机盐溶胶-凝胶方法在载玻片衬底上制备了ZnO:Al薄膜,利用X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)研究了退火温度和退火时间对ZnO:Al薄膜结构和形貌的影响。结果显示,ZnO:Al薄膜为六角纤锌矿晶体结构,具有很高的沿C轴的(002)择优取向,随退火温度的升高或退火时间的适当延长,衍射峰的半高宽减小、强度增强,晶粒尺寸增大。结果表明,通过适当控制退火温度和退火时间可以得到高质量的ZnO:Al薄膜。

额定压强下O_2/Ar比对ZnO:Al薄膜导电性能的影响

采用射频磁控溅射法在石英玻璃基片上制备出ZnO:Al薄膜,并对薄膜在不同O2/Ar比状态下的沉积厚度、结晶性能和导电性能之间的关系进行了探讨。测试结果表明:在0.2Pa的额定压强下,Ar流量越大,薄膜的厚度越大,XRD峰越强,薄膜的电阻率(ρ)值越低。在纯氩气状态下溅射时,制得的薄膜具有最大的厚度值,约为2.06μm,并具有最强的XRD峰,ρ同时也达到最小值,阻值为2.66×10-4Ω.cm。研究表明:结晶性能的提高对薄膜ρ的降低起到了关键作用,而厚度的增加也会使电阻率下降。

室温溅射沉积ZnO:Al薄膜的工艺

ZnO:Al薄膜是一种N型宽带隙半导体材料,由于其大的载流子浓度和光学禁带宽度而表现出优良的光电特性。采用射频磁控溅射工艺,在室温下用氧化锌铝陶瓷靶(3wt%Al2O3)溅射沉积透明导电ZnO:Al薄膜,研究了各工艺参数,如氧流量、工作气压和射频功率对其光电特性的影响。实验结果表明:通氧量与靶材中含氧比例存在紧密联系,本实验在氧流量为0sccm,射频功率400W,Ar气为0.7Pa,溅射时间为2.5h的条件下,制备的ZAO薄膜最小方块电阻为65Ω/□,薄膜表面略显黄色。

衬底温度对中频磁控溅射ZnO∶Al透明导电薄膜性能的影响

ZnO：Al（ZAO）薄膜的光学、电学以及结构特性与衬底温度有关，以掺杂质量2％Al的Zn（纯度99．99％）金属材料做靶，采用中频磁控溅射技术研究衬底温度对ZnO透明导电薄膜性能的影响，获得适合太阳电池的高效能薄膜，薄膜厚度700nm左右，其电阻率为4．6×10^-4Ω·cm，载流子浓度1．98×10^20cm^-3，霍尔迁移率61．9cm^2／（V·s），可见光范围内（波长400～800nm）的平均透过率大于85％．

本征和Al3＋掺杂ZnO薄膜的特性研究

采用溶胶-凝胶方法在载玻片衬底上制备了本征及不同Al3+掺杂浓度的ZnO:Al薄膜,利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜,紫外-可见光吸收光谱及霍尔效应研究了Al3+掺杂浓度对ZnO:Al薄膜结构和光电性能的影响。结果显示,ZnO:Al薄膜为六角纤锌矿晶体结构,具有很高的沿c轴的(002)择优取向,Al3+掺杂并没有改变ZnO的晶体结构,只是Al取代了Zn;掺杂前后薄膜样品均在ZnO带边吸收的位置有较强的吸收而在可见光范围吸收较小;并且当Al3+掺杂浓度为1.5%(摩尔百分比)时所获得的ZnO:Al薄膜具有最小的电阻率,为26Ωcm。

辉光功率对柔性衬底ZnO:Al薄膜性能的影响

目前，磁控溅射制备ZnO：Al薄膜时的溅射压强较低，若氩气流量不稳或腔室排气口处气流扰动会对溅射压强产生较大影响，影响成膜质量。为提高溅射薄膜质量，采用直流磁控溅射技术，在较高溅射压强下，以不同辉光功率在柔性衬底聚酰亚胺上制备了ZnO：Al薄膜。采用紫外可见分光光度计、四探针测试仪、X射线衍射仪及扫描电镜测试薄膜性能，考察了辉光功率对薄膜光学特性、电学特性、薄膜结构和表面形貌的影响。结果表明：制备的薄膜均为六方纤锌矿结构，且有明显的C轴择优取向；随着辉光功率的增大，方块电阻先减小后增大，辉光功率为50w时最小，为15．6Ω，晶粒尺寸先增大后减小；在辉光功率为50w时，600～800nm波长范围内薄膜的相对透射率达到最大值96％。

不同掺Al^(3+)浓度的ZnO:Al薄膜性能研究

采用溶胶-凝胶法制备ZnO:Al(ZAO)薄膜,得到了不同掺Al3+浓度的ZAO薄膜;利用X射线衍射仪分析、原子力显微镜、紫外-可见分光光度计及四探针法等仪器与方法对其性能进行了测试。通过分析比较,得出所制备的ZAO薄膜为多晶纤锌矿结构,薄膜表面平整、晶粒致密均匀;Al3+掺杂能提高其导电性能:低掺杂时,薄膜在紫外-可见光范围的透过率超过80%,并伴有蓝移现象产生;高掺杂时,其透过率无明显增加,但蓝移现象加剧,最大蓝移量达340nm。