高阻AZO薄膜的制备及电学性能研究
发布时间：2020-09-24 21:26
AZO薄膜作为一种新兴的半导体材料,一经问世便引起了科学家们的普遍关注。目前,AZO薄膜的研究重点主要集中在其透明导电方向上,国内外科研人员针对AZO透明导电薄膜的光电性能、晶体结构、镀膜技术及其相关器件的开发应用已进行了深入研究。随着薄膜研究的不断进展,发现由导体的ZnO和绝缘的Al_2O_3复合而成的AZO薄膜材料具有宽范围的电阻可调性,能够满足微通道板导电层的电阻率要求。不同于传统AZO透明导电膜薄的低阻特性,AZO薄膜高阻特性相关工艺的研究可以为改善微通道板电子倍增器件的电学性能提供一定的技术支持,但目前高阻AZO薄膜光电特性的研究却鲜有报道。本文采用原子层沉积技术(Atomic Layer Deposition,ALD)及退火处理工艺制备高阻AZO薄膜。首先,对ALD工艺参数进行优化,研究Al_2O_3循环百分比、子循环系数及生长温度等工艺参数对AZO薄膜表面形貌和电学特性的影响,研究前驱体脉冲时长及生长温度对AZO薄膜包覆度的影响。其次,对不同退火工艺处理后的AZO薄膜进行表征和分析,研究退火温度、退火时间对薄膜形貌、结构及电学稳定性的影响。研究结果表明:Al_2O_3循环百分比在40%~80%之间,且子循环系数≤10时,AZO薄膜方块电阻在7.56×10~(11)Ω/□~6.82×10~(13)Ω/□范围变化,满足微通道板打拿极导电层电阻率的要求。通过SEM、AFM表征发现,制备出的AZO薄膜表面平整均匀,且薄膜表面形貌随着Al_2O_3循环百分比含量升高呈现出越来越光滑的趋势,粗糙度减小,符合相关文献报道。通过对AZO薄膜厚度的测量发现,实验制得的薄膜厚度值均比设计的厚度值200 nm要小,证明了AZO薄膜生长过程中存在ZnO的腐蚀亏损。AZO薄膜的包覆性可以通过改变生长温度和前驱体的通气时长进行改善,生长温度200~?C、前驱体脉冲时长在2 s以上时,薄膜表面覆盖度达到100%。经400~?C,6 h退火处理后的AZO薄膜,表面平整光滑,粗糙度为0.185 nm,并在10~1000 V范围内依次增加测试电压进行薄膜方阻测量,测得薄膜方块电阻随电压升高而降低的趋势减小,方阻最大值为5.76×10~(12)Ω/□,最小值为5.55×10~(12)Ω/□。该工艺制备的AZO薄膜满足微通道板电子倍增器的应用要求。
【学位单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O484
【部分图文】：
能力强以及良好的机电耦合性等特点了重要作用，因而被广泛地用于太阳能、压敏传感器等。ZnO 作为第三代半。掺杂技术是半导体材料研究的核心，性能，还会使掺杂后的薄膜材料具有某择的掺杂元素有很多，包括Ⅲ族元素最为广泛的就是掺杂Ⅲ族的 Al 元素。膜方法下生长 AZO 透明导电薄膜的微为六角棱柱形纤锌矿多晶结构（即六.521 nm，配位数为 4∶4。如图 1.1 所个四面体结构，同样每个 O 原子和最位晶格中含有两个分子，体积 V =0.04生成焓比较低，半径较小的原子容易形 Al 原子就很容易形成间隙固溶体式其晶格常数也会产生一定影响。
有足够高的电阻以承受 MCP 工作时 10~10V/cm例可以调整薄膜的物理和电学性质，使其电阻率微通道板导电层的电阻率要求。大的介电常数和较高的击穿电场，同时与 Si 接触作装置（如电场可能超过 106Vm-1）的 MCP 是有国内外发展面积光电探测器应用需求的薄膜材料，最早基于验室提出，2003 年 J. W. Elam 教授与 D. RoutkevnO 的 ALD 循环比对薄膜各项性能的影响，包括中 ZnO 的循环比在 0~100%范围内进行调节。他积方法方程式。另外研究发现 Zn 摩尔百分含量 Al 含量的增加，薄膜越来越光滑且不断向非晶存在异常现象，并将这些异常现象归因于于 AZO应。
图 1.4 阳极 Al2O3板顶部、中部、底部 SEM 图[36]学的George小组[37]曾对ALD生长AZO薄膜的底层表面采用原位石英晶体微天平对AZO薄膜的生长过程进行严重偏离估算的膜厚，在ZnO表面上沉积Al2O3的AZOZO薄膜生长率的76%，而在ZnO表面上沉积Al2O3相81%的Zn原子沉积。研究认为，实际AZO薄膜生长速沉积材料的孕育时间不同，在Al2O3表面上沉积ZnO的而后恢复为ZnO单独沉积时的生长速率。在ZnO表面3个ALD循环，而后恢复为Al2O3单独沉积时的生长速AZO薄膜更快的成核。J. Lee、H. M. Kim 等人[38]通过透射电子显微镜（TraM）观察到 AZO 薄膜是由 ZnO 层和 Al2O3层形成的多理工大学[39]首先开展了利用 ALD 技术制备高电阻 A通道板打拿极导电层。中国科学院高能物理研究所的ZO 薄膜的电学特性进行了研究，同时还对微通道板中
【学位单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O484
【部分图文】：
能力强以及良好的机电耦合性等特点了重要作用，因而被广泛地用于太阳能、压敏传感器等。ZnO 作为第三代半。掺杂技术是半导体材料研究的核心，性能，还会使掺杂后的薄膜材料具有某择的掺杂元素有很多，包括Ⅲ族元素最为广泛的就是掺杂Ⅲ族的 Al 元素。膜方法下生长 AZO 透明导电薄膜的微为六角棱柱形纤锌矿多晶结构（即六.521 nm，配位数为 4∶4。如图 1.1 所个四面体结构，同样每个 O 原子和最位晶格中含有两个分子，体积 V =0.04生成焓比较低，半径较小的原子容易形 Al 原子就很容易形成间隙固溶体式其晶格常数也会产生一定影响。
有足够高的电阻以承受 MCP 工作时 10~10V/cm例可以调整薄膜的物理和电学性质，使其电阻率微通道板导电层的电阻率要求。大的介电常数和较高的击穿电场，同时与 Si 接触作装置（如电场可能超过 106Vm-1）的 MCP 是有国内外发展面积光电探测器应用需求的薄膜材料，最早基于验室提出，2003 年 J. W. Elam 教授与 D. RoutkevnO 的 ALD 循环比对薄膜各项性能的影响，包括中 ZnO 的循环比在 0~100%范围内进行调节。他积方法方程式。另外研究发现 Zn 摩尔百分含量 Al 含量的增加，薄膜越来越光滑且不断向非晶存在异常现象，并将这些异常现象归因于于 AZO应。
图 1.4 阳极 Al2O3板顶部、中部、底部 SEM 图[36]学的George小组[37]曾对ALD生长AZO薄膜的底层表面采用原位石英晶体微天平对AZO薄膜的生长过程进行严重偏离估算的膜厚，在ZnO表面上沉积Al2O3的AZOZO薄膜生长率的76%，而在ZnO表面上沉积Al2O3相81%的Zn原子沉积。研究认为，实际AZO薄膜生长速沉积材料的孕育时间不同，在Al2O3表面上沉积ZnO的而后恢复为ZnO单独沉积时的生长速率。在ZnO表面3个ALD循环，而后恢复为Al2O3单独沉积时的生长速AZO薄膜更快的成核。J. Lee、H. M. Kim 等人[38]通过透射电子显微镜（TraM）观察到 AZO 薄膜是由 ZnO 层和 Al2O3层形成的多理工大学[39]首先开展了利用 ALD 技术制备高电阻 A通道板打拿极导电层。中国科学院高能物理研究所的ZO 薄膜的电学特性进行了研究，同时还对微通道板中
【参考文献】
相关期刊论文 前8条
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8 朱毅f
本文编号：2826299
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