Al掺杂GZO薄膜的光电性能及残余应力研究

发布时间：2017-11-22 01:11

  本文关键词：Al掺杂GZO薄膜的光电性能及残余应力研究

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【摘要】：本论文为了研究不同实验条件下制备的Al掺杂GZO薄膜(以下均简称AGZO薄膜)的光电性能及残余应力等参数,通过磁控溅射的实验方法,运用两块靶材共溅射的方法,利用Al靶和Ga2O3:ZnO靶(以下均简称GZO靶)同时向玻璃基片上溅射,制备出不同Al靶溅射时间下、不同Al靶溅射功率下、不同GZO靶溅射功率下的AGZO薄膜样品,并对不同Al靶溅射时间下、不同Al靶溅射功率下制备的AGZO薄膜样品进行了真空退火处理。并且通过X射线衍射分析仪、扫描电子显微镜、分光光度计、霍尔测试仪等测试设备,以及通过相关理论、公式的计算,对制备的AGZO薄膜的晶体结构、光学性能、残余应力、电学性能等参数进行了测量分析。1.当改变Al靶进行溅射的时间,使其依次从1分钟增加至3、5、7、9分钟时:(1)制得的AGZO薄膜样品均具有(002)方向的择优取向,依据谢乐公式估算的平均晶粒尺寸以及SEM形貌图来看,其薄膜晶化程度先变好后变差;(2)AGZO薄膜在可见光波段平均透过率先降低,后升高;(3)电阻率先降低后升高,当样品晶化程度变好时,电阻率下降;结晶性恶化时,电阻率增大;(4)残余应力随着Al靶溅射时间的增加,基本逐步增大。改变Al靶溅射时间时,五个AGZO薄膜样品中,在可见光区,最高的平均透过率为91.41%;电阻率最低值为11.46×10-3Ωcm。2.当改变Al靶溅射功率,使其依次为30、40、50、60、70 W时:(1)制得的AGZO薄膜样品同样也为(002)择优取向,其晶化程度先改善后变差;(2)可见光波段的平均透过率先降低后升高;(3)电阻率先升高后降低;(4)残余应力先升高后下落,最后出现小幅回升。改变Al靶溅射功率制备的5个AGZO薄膜样品中,可见光平均透过率最高值和残余应力最低值,分别为91.49%和1.77 GPa;电阻率的最低值为8.93×10-3Ωcm。3.当使得GZO靶材溅射功率依次为75、100、125、150、175 W时:(1)制备的AGZO薄膜样品也仅出现(002)衍射峰,平均晶粒尺寸基本呈逐渐增大趋势,配合SEM形貌图来看,其结晶性呈改善趋势;(2)可见光波段平均透过率变化方向不明确,但可见光波段透过率均在88%以上;(3)电阻率随GZO靶溅射功率的升高逐渐降低;(4)当GZO靶材为150 W的溅射功率时,制得的AGZO薄膜的残余应力明显高于其他,其余四个参数下残余应力变化幅度较不显著。其中当GZO靶溅射功率为175 W时,最大平均晶粒尺寸为29.04 nm,最优的电阻率为6.36×10-3Ωcm。4.经过真空退火处理之后,AGZO薄膜样品依旧沿(002)方向择优生长,证明真空退火处理并未改变其择优取向,但是薄膜样品平均晶粒尺寸增大,结晶性变好。随着结晶性的变好,晶体结构的改善,残余应力相比退火之前减小,迁移率也相应的增大,载流子浓度减少,但电阻率的变化趋势不明确。同时可见光波段的平均透过率降低。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O484.4

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本文编号：1212931