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《沈阳建筑大学》 2016年
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磁控溅射制备ZnO基透明导电衬底材料的研究

李晶  
【摘要】:ZnO是一种??-V?族半导体材料,在室温条件下拥有3.3eV的宽禁带和较高的激子束缚能(60meV),还拥有较高的稳定性。鉴于其出众的光学和电学性质,氧化锌和掺杂氧化锌材料也被广泛应用在紫外探测器、发光器件、太阳能电池、压电传感器、薄膜光波导和透明导电薄膜等多个领域。特别是ZnO基透明导电薄膜的研究,近期更是引起了广泛关注。ZnO薄膜的制备方法有很多,如水热法、溶胶—凝胶法、喷雾热解法、脉冲激光沉积法、磁控溅射法等。其中磁控溅射法具有沉积温度低、速度快、纯度高、薄膜附着性能好、制备工艺简单等优点,因此成为了制备ZnO薄膜的重要手段。本文采用射频磁控溅射法,在玻璃衬底上制备了ZnO薄膜。通过改变溅射时间、溅射气压、溅射功率、衬底温度、退火处理以及靶基距这六种溅射工艺参数,研究它们对ZnO薄膜性能的影响。使用X射线衍射法(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外可见光分光光度计、四探针测试仪、台阶仪等对样品的结构、形貌、厚度、光电特性进行了表征和分析。实验表明,在溅射时间20min、溅射气压2.0Pa、溅射功率为125W、衬底温度200℃、退火温度400℃、靶基距70mm的工艺条件下制备的ZnO薄膜,其晶体结构出现了明显的择优取向现象,表面颗粒较大、致密性、平整性较好,即形成了结晶质量比较好的薄膜;并且在此工艺条件下制备的ZnO薄膜厚度适中,薄膜透光率均在80%以上。随着ZnO薄膜在不同器件上的广泛应用,如窗口材料、透明导电电极、光电子集成器件等,使得不同衬底材料对在其上制备的ZnO薄膜各性能的影响这一课题值得研究。本文在不同衬底材料(玻璃、PET、PI)上以相同的溅射工艺制备AZO薄膜,使用同上的检测方法得出,在三种衬底材料上制备的AZO薄膜的透光率相差不多,均能达到80%以上。PI衬底上制备的AZO薄膜的方块电阻最小。并且通过改变溅射功率、溅射气压、衬底温度这三种溅射工艺参数,研究它们对不同柔性衬底上AZO薄膜性能的影响。结果表明,当溅射功率为100W、溅射气压2.0Pa、衬底温度100℃时,在PET衬底上制备的AZO薄膜,光电性能良好;当溅射功率为125W、溅射气压3.0Pa、衬底温度150℃时,在PI衬底上制备的AZO薄膜,光电性能良好。
【学位授予单位】:沈阳建筑大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TN304.21;TB383.2

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