AZO透明導(dǎo)電薄膜的制備及其光學(xué)與電學(xué)性能研究.pdf

1、ZnO:Al(AZO)因其具有優(yōu)異的光學(xué)與電學(xué)性能、價(jià)格便宜、無(wú)毒、在氫離子環(huán)境中有很好的穩(wěn)定性等優(yōu)勢(shì)，廣泛的應(yīng)用于薄膜太陽(yáng)能電池、有機(jī)發(fā)光二極管、液晶顯示器和微顯示器等光電器件，被認(rèn)為是最有前景的透明電極材料。本文首先采用脈沖激光沉積(Pulse Laser Deposition, PLD)法在引入同質(zhì)緩沖層的基礎(chǔ)上結(jié)合正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)制備了 AZO薄膜，優(yōu)化了 AZO薄膜制備工藝參數(shù)；然后研究了同質(zhì)緩沖層沉積條件對(duì)AZO薄膜結(jié)構(gòu)、光學(xué)與

2、電學(xué)性能的影響，進(jìn)一步優(yōu)化了同質(zhì)緩沖層的工藝參數(shù)。最后，在優(yōu)化工藝參數(shù)的基礎(chǔ)上制備了五英寸均勻大面積AZO薄膜。主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)論總結(jié)如下：
　　(1)利用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)含同質(zhì)緩沖層的AZO薄膜的制備工藝進(jìn)行優(yōu)化，確定了各因素對(duì) AZO薄膜性能影響次序?yàn)椋簻囟?氧壓>沉積時(shí)間>激光能量；同時(shí)得到最優(yōu)參數(shù)為：襯底溫度300oC、氧氣壓強(qiáng)0mTorr、沉積時(shí)間45min、激光能量350mJ。在優(yōu)化條件下制備的AZO薄膜的透射率為88.

3、3％，電阻率為2.63×10-4W·cm。
　　(2)通過有/無(wú)同質(zhì)緩沖層AZO薄膜性能的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)同質(zhì)緩沖層的引入可以有效改善AZO薄膜的結(jié)構(gòu)、光學(xué)與電學(xué)性能。進(jìn)一步研究同質(zhì)緩沖層襯底溫度(30oC、100oC、500oC)與沉積氧壓(0mTorr、40mTorr、200mTorr)變化對(duì) AZO薄膜結(jié)構(gòu)、光學(xué)與電學(xué)性能的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明適中的同質(zhì)緩沖層制備溫度(100oC)有利于原子在襯底表面橫向運(yùn)輸并促進(jìn)同質(zhì)緩沖層的成核與

4、生長(zhǎng)，進(jìn)而促進(jìn) AZO薄膜的生長(zhǎng)，使 AZO薄膜有較好的結(jié)晶性、表面形貌、光學(xué)及電學(xué)性能。將同質(zhì)緩沖層沉積氧壓定為40mTorr時(shí)，由于少量氧氣的引入使同質(zhì)緩沖層的缺陷減少進(jìn)而提高了AZO薄膜的結(jié)晶性、減小光的散射與吸收，使其光學(xué)與電學(xué)性能也相應(yīng)提高，透射率高達(dá)89.1%，電阻率低至2.13×10-4W·cm。
　　(3)以AZO薄膜優(yōu)化工藝參數(shù)為基礎(chǔ)，通過調(diào)節(jié)靶襯間距(107mm、117mm、127mm)，改變激光產(chǎn)生的等離子體