Al摻雜濃度、襯底和退火時間對ZnO薄膜特性的影響.pdf

1、ZnO:Al(AZO)薄膜因其低電阻率與高可見光區(qū)透射率有望替代ITO,成為主要的透明導電氧化物(TCO)材料。相對于ITO材料,AZO薄膜原材料豐富,價格低廉且無污染,是理想的透明導電氧化物材料。目前用以制備AZO薄膜方法有多種,其中磁控濺射技術因其高的沉積速率與均勻性被認為是重要的制備AZO薄膜的技術之一。
　　本論文通過射頻反應磁控濺射方法研究了相同條件下,不同Al對ZnO薄膜的結構及光學特性的影響,從而為ZnO薄膜的應用提

2、供一些實驗數據和理論基礎。
　　主要研究結果如下:采用射頻反應磁控濺射方法在玻璃襯底上制備出Al摻雜ZnO薄膜,并研究了薄膜的微觀結構,表面形貌及光學特性。結果表明,未摻雜時ZnO薄膜呈現出較強的(002)衍射峰,這表明薄膜具有垂直于基底平面較好的c軸擇優(yōu)取向,結晶較好,是單晶體。摻雜Al原子后,薄膜均出現(100)、(002)、(101)三個峰,呈現出多晶形態(tài)。通過分析薄膜的透射光譜得到,樣品在可見光區(qū)的平均透射率均約在85％以

3、上,薄膜的吸收邊向短波長移動。對AZO薄膜,影響薄膜透射率的是自由載流子,隨著摻雜量的增加,透射率逐漸降低,這與直流磁控濺射制備AZO薄膜的透射率結果一致。而對未摻雜的ZnO薄膜卻顯出比摻雜后較低的透射率,我們認為這和薄膜的不均勻及薄膜與襯底材料的界面有關。通過線性擬合得出,隨著摻雜量的增加,樣品光學帶隙值逐漸增大,吸收邊藍移,這與透射結果一致。這與采用量子限域模型對薄膜的光學帶隙作出相應的理論計算所得結果的變化趨勢完全一致。因此量子限