ZnO：Al薄膜的制备与特性研究

【摘要】：本文首先对透明导电薄膜(TCO)的发展进行了总结,再对铝掺杂氧化锌薄膜(AZO)的国内外进展作了介绍,并指出了透明导电薄膜的发展趋势。在此基础上,我们比较了目前AZO的各种制备方法,例如:蒸发法、溅射法、热解喷涂法、化学气相沉积法和分子束外延法,其中磁控溅射工艺具有沉积速率高、均匀性好等优点而成为一种广泛应用的成膜方法。本研究使用射频磁控溅射的方法,采用AZO(2wt.% Al_2O_3)陶瓷靶,在玻璃表面沉积了AZO薄膜,通过改变射频功率和电离气体等参数,使薄膜出现了不同的形貌、结构和不同的光学、电学性能,并使用电子探针显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、可见光区透射谱、四探针方法和Hall测试装置对薄膜的结构和性能进行了测试,得到了以下的结论: 1、随着功率的提高,薄膜的厚度和生长速度都得到提高;结晶质量的提高,使薄膜的电阻率ρ低达9.3×10~(-4)Ω·cm,可见光区平均透过率T高达89%,这些参数已基本达到GaN激光器透明窗口电极的要求:ρ为10~(-4)Ω·cm,T为85%。 2、把氢气掺入电离氩气中,使薄膜的晶粒变大,载流子浓度提高了一个数量级;由于氢气的影响,薄膜的缺陷散射增强,载流子迁移率有所下降;但是最终我们实现了在室温下制备出电阻率ρ为3.41×10~(-4)Ω·cm,可见光区平均透过率T为80.5%的AZO薄膜。 本论文对AZO透明导电薄膜制备、结构特性、电学特性和光学特性的研究为下一步工作打下了坚实的基础,并且对低温下制备AZO薄膜的实际应用有积极意义。