反應(yīng)濺射制備高透明導(dǎo)電ZnO、FZO及AZO薄膜的研究.pdf

1、ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterinEngineeringStudyonHighlyTransparentConductiveZnO，F(xiàn)ZOandAZOThinFilmsbyReactiveMagnetronSputteringMasterCandidate：Major：一■SUDerVlS0r：XieTingM

2、aterialsScienceandEngineeringProfZhuBailinWuhanUniversityofScienceandTechnologyWuhan，Hubei430081，PRChinaMay2016摘要ZnO基薄膜作為ITO薄膜最有可能的替代材料之一，得到了廣泛關(guān)注。不同于常用的金屬或氧化物靶材，本論文以Z∥ZnO、Zn／ZnO／ZIlF2混合物以及表面粘貼Al片的Zn／ZnO混合物(Al@Zn／ZnO)為靶材，

3、在基底溫度(Ts)為150和300℃，濺射氣氛為Ar02和心H2下反應(yīng)濺射制備ZnO、F摻雜ZnO(FZO)和甜摻雜ZnO(AZO)薄膜。通過(guò)干涉顯微鏡、XRD、Hall效應(yīng)測(cè)試儀、紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)研究了Ts以及02和H2流量對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)及透明導(dǎo)電性能的影響。研究結(jié)果表明，三種薄膜厚度隨著02流量增加而增加，但隨著H2流量增加而降低。Ts升高，心H2氣氛中沉積的三種薄膜厚度減小，Ar02氣氛中沉積的三種薄膜厚度沒(méi)有明顯的變化。另外，盡管

4、靶材中分別含有Zn、ZnF2、A1等成分，但三種薄膜的XRD圖中均只檢測(cè)到ZnO纖鋅礦結(jié)構(gòu)的特征峰。對(duì)于ZnO和FZO薄膜，當(dāng)Ts為150℃時(shí)，只有通入合適流量的02或H2，薄膜才能保持(002)擇優(yōu)取向、較高的結(jié)晶度以及較小的壓應(yīng)力，同時(shí)在薄膜中形成高濃度Vo和／或Hi等缺陷，因此有效降低薄膜的電阻率，并保持高的透光率，從而達(dá)到較高的品質(zhì)因子。相對(duì)于150℃，當(dāng)Ts增加到300℃，薄膜結(jié)晶度提高，并始終保持強(qiáng)的(002)方向的擇優(yōu)取向

5、；Ar02氣氛制備的薄膜導(dǎo)電性有所增加，因此其品質(zhì)因子增強(qiáng)，但斛H2氣氛下制備薄膜的導(dǎo)電性反而降低，從而導(dǎo)致薄膜品質(zhì)因子下降。對(duì)Ts=300。C時(shí)制備的薄膜，同樣，只有在合適的02或H2流量下，薄膜保持較高的結(jié)晶度和透光性。總的來(lái)看，兩種薄膜的禁帶寬度主要由BM效應(yīng)決定。對(duì)于AZO薄膜，心H2氣氛下制備時(shí)，薄膜基本上為非晶態(tài)，并呈高阻態(tài)。在兩種Ts下，隨02流量增加，薄膜始終保持強(qiáng)的(002)擇優(yōu)取向，導(dǎo)電性能呈逐漸增強(qiáng)的趨勢(shì)；當(dāng)02流