双靶反应磁控共溅射制备氧化锌基透明导电薄膜的研究

双靶反应磁控共溅射制备氧化锌基透明导电薄膜的研究
铝掺杂氧化锌(AZO)薄膜,具有良好的光电学性能,同时原料丰富、成本低、无毒,而在平板显示器、薄膜太阳能电池、触摸屏等光电设备上有较好的应用前景,是目前替代氧化铟锡(ITO)主流透明导电薄膜的研究热点。实现AZO薄膜的低成本制备,同时提高其光电性能,对于降低光电器件的成本具有重大意义。意象与意境>mmdb
磁控溅射法因具有沉积速率高、基底温度较低且薄膜的附着性好等优点,而被研究者广泛用来制备AZO薄膜。不同于常规的AZO陶瓷靶材,本文以金属Zn和Al为靶材,采用双靶反应磁控共溅射法,以期更低成本地制备出AZO透明导电薄膜;再通过退火,以提升AZO薄膜的光电综合性能;在此基础上,为克服室温沉积的较小厚度AZO薄膜光电性能较差的问题,分别引入金属Al层和Ag层,制备了三明治结构的AZO/Al/AZO和ZnO/Ag/ZnO两种ZnO基多层薄膜。
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AZO薄膜的溅射试验表明,衬底温度不变时,随着溅射功率、溅射气压和氧氩比的分别增大,AZO薄膜结晶质量都先提高后降低;固定Zn靶材的直流溅射功率,逐渐增大Al靶的射频功率,可制备出Al掺杂含量也逐渐增大(0.57~2.57at.%)的AZO薄膜。将AZO薄膜在氮气和
氢气混合气氛下500℃退火处理1.5h后,研究不同Al的掺杂含量对AZO薄膜结构性能的影响。
产翁制测试表明,随着Al掺杂含量的增加,薄膜的光学带隙先增大后减小,电阻率先降低后增加,可见光区透光率逐渐减小。当Al掺杂含量为1.34at.%时,薄膜的光学带隙最大为3.511eV,电阻率最低为3.95×10-3Ω·cm,可见光区平均透过率达到83.68%。
溅射AZO/Al/AZO和ZnO/Ag/ZnO三明治结构薄膜的试验表明,随着中间层厚度的增加,薄膜的电阻率先减小后基本不变,透过率逐渐降低;随着上下层厚度的增加,薄膜的电阻率逐渐增大,透过率先增大后减小。当AZO/Al/AZO薄膜厚度为65/15/65nm时,薄膜电阻率为7.06×10-4Ω cm,可见光区平均透过率65.76%,薄膜品质因子为3.15×10-4Ω-1;ZnO/Ag/ZnO薄膜厚度为50/15/50nm时,薄膜电阻率为5.66×10-5Ω·cm,可见光区平均透过率71.17%,薄膜品质因子为6.80×10-3Ω-1。成本管理的重要性
中间金属层能在较大程度上改善ZnO基薄膜的电学性能,且用Ag做中间层的薄膜光电性能优于用Al做中间层的薄膜。

本文发布于:2024-09-21 15:29:30,感谢您对本站的认可!

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