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《西南交通大学》 2004年
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ZAO透明导电薄膜的制备与性能

龙涛  
【摘要】:本文概概述了透明导电薄膜的性能、制备技术和应用前景。并以ZnSO_4.7H_2O和NH_4Al(SO_4)_2.12H_2O为主要原料,NH_4HCO_3为沉淀剂采用液相共沉淀法制备了Al_2O_3,含量为2.5wt%的ZnO/Al_2O_3,超细复合粉末;分别在不同温度下对复合粉末进行H_2气还原处理:分别以ZnO/Al_2O_3复合粉末、还原ZnO/Al_2O_3复合粉末、纳米ZnO与纳米γ-Al_2O_3的混合粉末为原料采用热等静压(HIP)工艺制备了ZnO/Al_2O_3陶瓷靶材;对ZnO/Al_2O_3陶瓷靶材进行射频磁控溅射和直流磁控溅射制备了铝掺杂氧化锌(ZAO)透明导电薄膜。 采用XRD、SEM和TEM等分析方法,分析了ZnO/Al_2O_3复合粉末及前驱体、ZnO/Al_2O_3陶瓷靶材和ZAO透明导电薄膜的相组成与形貌;用TG/DSC热分析法研究了粉末前驱体的热分解情况;用XPS分析法研究了还原温度对粉末性能的影响;用激光粒度分析技术测定了复合粉末的平均粒度及其分布;用原子吸收谱(AAS)分析了粉末前驱体中各杂质元素的含量:用显微硬度分析法分析了靶材的维氏硬度(H_γ)和断裂韧性(K_(IC));测定并分析了靶材的体电阻率、薄膜的方块电阻及体电阻率和薄膜的可见光透射率: 对复合粉末的分析研究表明:各复合粉末样品均存在不同程度的颗粒“团聚”:前驱体经680℃×12h焙烧后得到的复合粉末性能较好,粉末体积平均粒径为12.250μm;粉末的还原温度超过700℃时,ZnO发生分解。 各靶材样品的XRD、SEM和TEM分析结果表明:以还原和未还原ZAO粉为原料的靶材组织中出现了第二相组织:ZnAl_2O_4,而以纳米ZnO、Al_2O_3粉为原料的靶材组织中未见第二相。靶材的力学性能和导电性分析结果表明:以还原粉为原料的靶材导电性和综合力学性能最佳,且各靶材的致密 西南交通大学硕士研究生学位论文第n页 度均在97%以上,断裂韧性接近或超过1.oMPa.m,/,,电阻率均在10一3Q.。。 量级,靶材具有良好的机械加工和电火花加工性能。 薄膜的电学性能分析结果表明:ZAO薄膜的电阻率受基片温度(Ts)、 溅射功率和溅射气氛中氧浓度的影响较大。TS为330℃时直流磁控溅射法 制得的ZAO薄膜的电阻率为9.3 xlo一,Q .Cm,是本文得到的最低薄膜电阻 率;采用射频磁控溅射法制备的ZAO薄膜电阻率在TS为330℃时也降至 最低为l.4x1o一:,Q.em。 薄膜的透光性分析结果表明:各薄膜样品的可见光透射率平均值均在 80%以上;随着基片温度的升高,薄膜透射率升高,且薄膜透射曲线吸收 边缘向短波方向移动。
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TB43

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