脈沖調(diào)制射頻磁控濺射制備摻鋁氧化鋅薄膜的研究.pdf

1、透明導(dǎo)電氧化物薄膜(TCO)是一種廣泛應(yīng)用的光電薄膜,其中SnO2摻In(ITO)薄膜制備工藝成熟,已在工業(yè)生產(chǎn)中獲得大范圍應(yīng)用。氧化鋅摻鋁(AZO)薄膜作為一種具有較低電阻率和可見(jiàn)光區(qū)高透過(guò)率的透明導(dǎo)電氧化物薄膜,因其相較于氧化銦錫(ITO)具有原材料豐富、無(wú)毒性、易刻蝕、化學(xué)性能穩(wěn)定等特點(diǎn),已經(jīng)作為ITO薄膜的替代而受到廣泛的研究與開(kāi)發(fā)。但是目前對(duì)AZO薄膜的研究主要集中在基片溫度、工作氣體成分及氣壓等工藝參數(shù)對(duì)沉積薄膜的性能影響上

2、,對(duì)激勵(lì)源的研究也局限于直流源和連續(xù)射頻源,鮮有脈沖調(diào)制射頻激勵(lì)源應(yīng)用于磁控濺射技術(shù)的相關(guān)研究報(bào)導(dǎo)。本文分別采用射頻磁控濺射和脈沖調(diào)制射頻磁控濺射的方法,使用Al摻雜濃度為2％wt的AZO陶瓷靶材,在普通玻璃上制備AZO透明導(dǎo)電薄膜。通過(guò)X射線衍射儀、四探針測(cè)試儀、紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)分別對(duì)薄膜的結(jié)構(gòu)性能、電學(xué)性能、光學(xué)性能進(jìn)行表征。進(jìn)行了如下工作:
　　1.采用連續(xù)射頻磁控濺射的方法,研究基片溫度、工作氣壓、濺射功率這三個(gè)主要工藝

3、參數(shù)對(duì)沉積AZO薄膜的結(jié)構(gòu)、電學(xué)性能、光學(xué)性能的影響。綜合得到最優(yōu)工藝條件:基片溫度300℃、工作氣壓0.35Pa、濺射功率200W、靶基距60mm、濺射時(shí)間30min、氬氣流量15sccm。在此條件下得到方塊電阻為23Ω/□,可見(jiàn)光區(qū)平均透過(guò)率為84.3%的AZO薄膜。
　　2.選擇上述射頻磁控濺射制備AZO薄膜的最優(yōu)工藝條件,在脈沖調(diào)制射頻功率情況下,研究脈沖調(diào)制射頻源占空比變化對(duì)AZO薄膜性能的影響。設(shè)定相同濺射時(shí)間和一定薄

4、膜厚度進(jìn)行兩組對(duì)照實(shí)驗(yàn):
　　(1)在相同濺射時(shí)間(30min)下,由于脈沖功率對(duì)沉積速率的調(diào)制作用,60%占空比下脈沖沉積的AZO薄膜具有最佳性能,方塊電阻達(dá)到17Ω/□,可見(jiàn)光區(qū)平均透過(guò)率為84.1%。
　　(2)考慮到薄膜厚度對(duì)薄膜性能的影響,根據(jù)薄膜時(shí)間平均沉積速率的一致性,在不同占空比下(20%、40%、60%、80%),通過(guò)適當(dāng)延長(zhǎng)低占空比情況時(shí)濺射時(shí)間,制得了厚度一定(500~600nm)AZO薄膜。其中40%

5、占空比下脈沖沉積的薄膜具有更好的性能。并在200W峰值功率、0.35Pa工作氣壓、60mm靶基距、300℃基片溫度、15sccm氬氣流量最佳工藝條件下,選40%占空比、濺射時(shí)間45min,得到了方塊電阻14Ω/□,可見(jiàn)光區(qū)平均透過(guò)率達(dá)到85%的AZO薄膜。
　　本文提出的脈沖調(diào)制射頻功率方法為磁控濺射制備透明導(dǎo)電薄膜工藝提供了一種新途徑。相比于射頻濺射的方法,本方法通過(guò)對(duì)薄膜沉積速率的有效“調(diào)制”,提高了成膜質(zhì)量。同時(shí)因其在相同平