AZO透明导电薄膜的制备及其性能研究

发布时间：2017-10-08 09:15

  本文关键词：AZO透明导电薄膜的制备及其性能研究

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【摘要】：传统的透明导电氧化物薄膜材料In2O3:Sn(即ITO薄膜),由于稀有金属元素铟资源短缺且有毒,使得开发替代ITO薄膜的透明导电氧化物薄膜成为研究热点。铝掺杂的氧化锌(AZO)薄膜具有良好的导电性、可见光透过率高、原材料丰富等优点,被认为是目前替代ITO最佳的候选材料。然而,AZO的实用化仍存在许多问题和困难,例如AZO薄膜的导电性与ITO薄膜材料相比仍有一定的差距,同时AZO的光电性能和微观结构之间的关系等也十分重要,需要进行深入研究。为此,本文以提高AZO薄膜的光电性能为目标,对AZO薄膜的制备工艺以及A1掺杂量进行了系统的探究,主要内容有：首先利用直流磁控溅射法,采用Al2O3 (2wt%)+ZnO陶瓷靶系统的探究了AZO薄膜制备的基本沉积条件。其次探究不同Al掺杂量对AZO薄膜的结构与性能的影响。最后探究基本工艺参数(溅射气压、靶电流)对AZO薄膜结构与性能的影响。主要结果如下：1、利用直流磁控溅射法制备了AZO薄膜,讨论了样品台转速以及靶基距离对薄膜的结构和光电性能的影响。结果表明：本研究在保证AZO薄膜基本的光电性能,还实现了沉积速率高、室温沉积等目标,为AZO薄膜的应用打下坚实基础。样品台转速为0rpm,靶基距离为3cm,室温下沉积的AZO薄膜电阻率为8.29×10-4Ω·cm,可见光透过率为89.04%。2、本文系统的探索了不同A1掺杂量对AZO薄膜结构以及光电性能的影响。结果表明：过高的Al掺杂量会降低AZO薄膜的结晶质量从而影响薄膜的电阻率,靶材中A1203质量分数为1%时,AZO薄膜电阻率为4.68×10-4Ω·cm,可见光透过率为89.4%。3、探究了不同溅射气压、靶电流对AZO薄膜结构和性能的影响,结果表明：过高的电流和气压会导致薄膜的光电性能下降,溅射气压为0.15Pa,靶电流为2A时,薄膜的电阻率4×10-4Ω·cm,可见光透过率为89.51%。
【关键词】：AZO透明导电膜 直流磁控溅射 透过率 电阻率
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-26
• 1.1 引言11-12
• 1.2 ZnO的结构与性质12-15
• 1.2.1 ZnO的结构特性12-13
• 1.2.2 ZnO的电学特性13-14
• 1.2.3 ZnO的光学特性14-15
• 1.3 掺铝氧化锌(AZO)薄膜的概述15-17
• 1.4 AZO薄膜的制备方法17-22
• 1.4.1 磁控溅射法17-19
• 1.4.2 溶胶-凝胶法19-20
• 1.4.3 脉冲激光沉积法20-21
• 1.4.4 分子束外延(MBE)21-22
• 1.5 AZO薄膜的应用22-24
• 1.5.1 在薄膜太阳能电池上的应用22-23
• 1.5.2 在显示器上的应用23
• 1.5.3 在气敏元件上的应用23-24
• 1.6 本论文的主要研究意义与内容24-26
• 1.6.1 研究意义24-25
• 1.6.2 研究内容25-26
• 第二章 薄膜的制备与表征26-33
• 2.1 实验设备26
• 2.2 实验方案与制备过程26-28
• 2.2.1 实验方案26-27
• 2.2.2 薄膜的制备过程27-28
• 2.3 薄膜的结构及形貌表征28-29
• 2.3.1 薄膜的厚度测量28
• 2.3.2 薄膜的的形貌表征28
• 2.3.3 薄膜结构分析28-29
• 2.3.4 薄膜成分分析29
• 2.4 薄膜性能测试29-33
• 2.4.1 薄膜的电学性能29-31
• 2.4.2 薄膜的光学性能31-33
• 第三章 AZO透明导电薄膜基本沉积条件的选择33-47
• 3.1 引言33
• 3.2 样品台转速对AZO薄膜结构及性能的影响33-39
• 3.2.1 样品台转速对AZO薄膜结构的影响34-37
• 3.2.2 样品台转速对AZO薄膜电学性能的影响37-38
• 3.2.3 样品台转速对AZO薄膜光学性能的影响38-39
• 3.2.4 性能指数Φ_(TC)39
• 3.3 靶基距离对AZO薄膜结构及性能的影响39-45
• 3.3.1 靶基距离对AZO薄膜结构的影响40-43
• 3.3.2 靶基距离对AZO薄膜电学性能的影响43-44
• 3.3.3 靶基距离对AZO薄膜光学性能的影响44-45
• 3.3.4 性能指数Φ_(TC)45
• 3.4 靶基距离为3cm时两种电流下AZO薄膜的结构与性能的对比45-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第四章 不同Al掺杂量AZO薄膜的制备与性能研究47-55
• 4.1 引言47
• 4.2 Al掺杂量对AZO薄膜结构的影响47-50
• 4.3 A掺杂量对AZO薄膜电学性能的影响50-52
• 4.4 Al掺杂量对AZO薄膜光学性能的影响52-54
• 4.5 性能指数Φ_(TC)54
• 4.6 本章小结54-55
• 第五章 工艺参数对AZO薄膜的结构与性能的影响55-65
• 5.1 引言55
• 5.2 工艺参数对AZO薄膜结构的影响55-60
• 5.2.1 溅射气压55-57
• 5.2.2 靶电流57-60
• 5.3 工艺参数对AZO薄膜性能的影响60-63
• 5.3.1 溅射气压60-61
• 5.3.2 靶电流61-63
• 5.3.3 性能指数Φ_(TC)63
• 5.4 本章小结63-65
• 第六章 结论与展望65-67
• 6.1 结论65
• 6.2 展望65-67
• 致谢67-69
• 参考文献69-75
• 附录：攻读硕士学位期间的成果目录75

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本文编号：993193