射频功率和工作压强对Ga、Al共掺杂ZnO薄膜性能的影响

发布时间：2021-10-29 06:46

　　室温下采用射频（RF）磁控溅射在玻璃衬底上制备镓铝共掺杂氧化锌（GAZO）薄膜。采用X射线衍射仪、紫外-可见-近红外分光光度计、四探针测试仪和紫外光电子能谱等表征方法研究射频功率和工作压强与薄膜结构、光学和电学性能之间的关联。结果表明:不同条件下制备的GAZO薄膜均具有六方纤锌矿晶体结构,沿垂直衬底的（002）方向择优取向,在可见光波段（400～700 nm）的平均透射率均高于90%;在射频功率和工作压强分别为200 W和0.20 Pa条件下制备的GAZO薄膜具有最低的电阻率(1.40×10^-3Ω·cm)和最高的品质因子(8.10×10^-3Ω^-1)。GAZO薄膜优良的光电性能使其有很大潜力作为透明电极应用于光电器件。 

【文章来源】：材料导报. 2020,34(12)北大核心EICSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

不同射频功率下制备的GAZO薄膜的X射线衍射谱

表1 GAZO薄膜半高宽、(002)峰值位置、晶粒大小和均方根粗糙度与射频功率之间的关联Table 1 Dependence of FWHM, position of the (002) peak, grain size and Rrms on RF power of GAZO thin films RF power/W FWHM/(°) 2θ/(°) Grain size/nm Rrms/nm 120 0.322 34.443 25.82 2.08 160 0.288 34.436 28.87 2.31 200 0.286 34.433 29.07 2.55 240 0.228 34.401 36.46 2.792.2 GAZO薄膜的光学性能

光透射率是反映透明导电薄膜光电性能的关键参数之一。若将透明导电薄膜作为透明电极使用,其可见光波段平均透射率需高于85%。图3a、b分别为在不同溅射功率下制备的GAZO薄膜的透射率光谱和吸收光谱。由图3a可知,不同功率下制备的GAZO薄膜的可见光波段平均透射率都在90%以上,说明其光学性能均能够满足透明电极的要求。其中,射频功率为200 W时制备的薄膜平均透射率最大,达95.74%,而射频功率为120 W时制备的薄膜平均透射率最小,为91.70%。随着溅射功率的增加,晶粒尺寸的变化可能导致透射峰红移。由图3 b可知,在320 nm波长附近,GAZO薄膜存在吸收峰值。这可能是由ZnO半导体的本征吸收引起电子从价带到导带的带间跃迁造成[37]。GAZO薄膜为直接带间跃迁,其光学禁带宽度可根据Tauc方法[38]估算。吸收系数α随入射光子能量的变化关系见式(2):

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于微结构的银纳米线透明导电薄膜的光电性能[J]. 潘丽君,李阳,何鑫,蔡俊韬,包绵腾,吴明建,张美庆,陈锏中,董秋彤.  微纳电子技术. 2018(08)
[2]膜厚对溶胶-凝胶法制备Al、Ga共掺杂ZnO薄膜性能的影响[J]. 程志敏,孙宜华,方亮,叶林龙,黄龙,汪涛.  三峡大学学报(自然科学版). 2018(03)
[3]Preparation of transparent conducting ZnO:Al films on glass substrates by ultrasonic spray technique[J]. Abdelouahab Gahtar,Said Benramache,Boubaker Benhaoua,Foued Chabane.  Journal of Semiconductors. 2013(07)



本文编号：3464169