无机缓冲层对柔性AZO薄膜光电性质与弯曲性能的影响

发布时间：2020-05-14 16:01

【摘要】：采用中频反应磁控溅射法在柔性PET衬底上分别以TiO2、SnO2和ZnO为缓冲层,室温沉积出铝掺杂氧化锌(AZO)柔性薄膜,研究了缓冲层对柔性AZO薄膜结构、光电性质和弯曲特性的影响。用SEM、XRD、EDS、XPS手段测试分析了不同AZO薄膜的表面形貌、晶体结构、组分和表面元素等。结果表明添加无机缓冲层能够改善AZO薄膜的晶体质量,其中SnO2和ZnO缓冲层改善效果相对最佳,缓冲层均减小了薄膜表面元素的氧过量。通过对薄膜Hall性质分析以及紫外-可见光吸收特性分析,研究了不同氩氧比或溅射时间下柔性缓冲层对薄膜光电性能的影响,获得优化的工艺参数。研究结果表明,三种缓冲层均能有效改善柔性AZO薄膜的电学性质,并且无机缓冲层在提高薄膜光学电学综合性能方面表现出独到性,其中氩氧比5:1条件下SnO2缓冲层上生长的柔性AZO薄膜(膜厚400nm)光电性能提高最为显著,薄膜电阻率大幅降低,可见光区域平均透过率超过85%。研究了弯曲载荷下各缓冲层AZO薄膜光电性能的变化。发现当薄膜内弯曲时,无论改变弯曲半径还是弯曲次数,SnO2和ZnO缓冲层对于薄膜电学性质的退化具有非常显著的抑制作用,电阻率相对增量均在8%以下,远小于无缓冲层时的电阻率增量;薄膜外弯曲时,SnO2缓冲层对于改善薄膜耐弯曲半径性能的效果最佳,而TiO2缓冲层则对于薄膜耐弯曲次数性能的改善效果最优,电阻相对增量均低于6%。
【图文】：

岩盐结构,纤锌矿,闪锌矿,晶体结构

溶于酸后生成相对应的盐。逡逑（１）氧化锌的晶体结构逡逑ＺｎＯ有三种晶体结构，即纤锌矿、闪锌矿和在岩盐结构，如图１．１所示。其在自然逡逑条件下常见结构是六方纤锌矿结构，，该结构是六方对称的。六方纤锌矿结构是由锌原子逡逑六方密积和氧原子六方密积结构的子格子沿ｃ轴平移０．３８５ｃ后套构形成的复式格子。氧逡逑化Ｉ辛的品格常数是ａ＝０．３２５ｎｍ，ｂ＝ｃ＝０．５２０６５ｎｍ。在半数的四个Ｚｎ原子构成的四面体结逡逑构中填充一个氧原子，半数四面体空隙是空的；同样，由半数的四个０原子构成的四面逡逑体结构中填充一个Ｚｎ原子。Ｚｎ和０原子相互四面体配位，从而Ｚｎ和Ｏ原子在位置上逡逑是等价的。单位晶格中含有两个分子，体积Ｖ＝０．０４７６１５ｎｍ３，所以这种结构相对开放。逡逑本征ＺｎＯ中存在大量本征缺陷，最常见的缺陷是锌原子和氧空位的填隙，这些缺陷是逡逑ＺｎＯ薄膜中载流子的主要来源。逡逑当外加压强增加到９ｘｌ０９Ｐａ时，氧化锌就会开始变化。它由原有结构转化为四方岩逡逑盐矿结构

系统结构图,喷雾热解法,系统结构图

逦华东理工大学硕士学位论文逡逑是属于化学成膜法。喷雾热解法系统装置结构如图１．２所示，在到达衬底表面和飞向衬逡逑底的过程当中喷雾原液发生分解反应，所以这种制膜方法称为喷雾热解法。溶液成分、逡逑喷雾流动速度、基板温度、基板与喷嘴的距离以及沉积时间等参数对制备出的薄膜的结逡逑构和性能起决定作用。逡逑娜逡逑％律通液＿加＞屖圈反应室逡逑图１．２喷雾热解法系统结构图逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｔｈｅ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｓｐｒａｙ邋ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑用喷雾热解法制备掺杂Ａ１的ＺｎＯ薄膜，通常采用Ａ１Ｃ１３溶液和含锌的有机化合物逡逑按照一定比例掺杂，选择的含锌有机化合物必须易于分解，醇溶液是最常用的，有时也逡逑会选择醋酸水溶液为溶剂。一般情况下设定喷雾流量为２0Ｃｍ３／ｍｉｎ，调整基板温度在逡逑３００？５００摄氏度，运载气体采用氧气或氮气。这样制备出的薄膜透过率能达到９０％以逡逑上，表面平整光滑，具有很高的ｃ轴取向。逡逑Ｊｉｎ．Ｈｏｎｇ邋Ｌｅｅ［２２］用喷雾热解法制备出的薄膜可见光透过率８０％，电阻率为１．７１ＸＫＴ２逡逑Ｄｃｍ
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB383.2

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