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电子束蒸发制备AZO薄膜的光电性能研究

夏志林  
【摘要】: 掺铝的氧化锌薄膜(AZO)具有性价比高、无污染等特点,是掺锡氧化铟(ITO)的最佳替代产品。 本文用电子束蒸发的方法在K9玻璃上制备了AZO薄膜。用正交实验方法研究了制备过程中的基片温度、沉积速率、膜厚、掺杂量等主要工艺因素对AZO薄膜的光学和电学性能的影响。用四探针法测量得到薄膜的电阻率,用范德堡实验方法测量了薄膜的霍尔效应,用分光光度计测量了薄膜的透射光谱。薄膜的晶体结构的测量是用X射线衍射完成的。通过极差法确定了在电子束蒸发制备条件下得到的最佳光电性能的AZO薄膜的工艺条件是:基片温度在250℃左右、沉积速率不大于10A/S。膜厚要根据AZO薄膜的光学和电学性能的要求适当选取。在所有的因素中,厚度对薄膜的性能的影响最大。 本文对薄膜进行的XRD和光电性能的分析表明:膜厚的增加可以改善薄膜的晶体结构,从而改善薄膜的光电性能。基片温度的增加可以使薄膜的晶粒长大,改善薄膜的光电性能。但是过高的基片温度对薄膜的结构和性能都不利,所以控制温度在一定的范围内非常重要。沉积速率对薄膜性能的影响很小,选择范围相对较宽。掺杂会破坏薄膜的结构,影响薄膜的透射性能。但是适当的掺杂量可以改善薄膜的导电性能。热处理环境对薄膜的性能的影响相当重要,真空环境是最理想的。根据性能的要求也可以选择在空气中或者在还原气氛中退火。 本文充分利用半导体的能带理论,从薄膜晶体结构、能带结构和晶体势场的角度,分析载流子的迁移、散射以及载流子的产生和晶体结构缺陷对载流子的捕获。将薄膜的微观作用机制和宏观的光电性能联系起来,增强了分析依据的说服力和分析结果的可信度。


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