陰極電弧離子鍍制備ZnO薄膜.pdf

1、本學(xué)位論文采用陰極電弧離子鍍技術(shù)，成功地制備了具有擇優(yōu)結(jié)晶取向的透明ZnO薄膜。利用SEM、XRD、XPS、紫外一可見(jiàn)分光光度計(jì)及四探針測(cè)量等分別對(duì)ZnO薄膜的表面形貌、厚度、微觀結(jié)構(gòu)、成分、光學(xué)及電學(xué)性能等進(jìn)行了表征和分析，探索和研究了ZnO薄膜的電弧離子鍍制備工藝，提出了磁過(guò)濾電弧離子鍍ZnO薄膜生長(zhǎng)增強(qiáng)的機(jī)制。 首先，介紹ZnO薄膜最新的研究進(jìn)展，以及電弧鍍技術(shù)的特點(diǎn)以及發(fā)展。我們按爆炸模型，用流體力學(xué)理論估算等離子體中金

2、屬離子或原子從爆炸中所獲得的速率，估算得到離子速度為104 ms-1數(shù)量級(jí)，與他人實(shí)驗(yàn)中所測(cè)到的結(jié)果比較接近。 其次，用電弧離子鍍可以制備出質(zhì)量較好的ZnO薄膜，其薄膜容出現(xiàn)(002)擇優(yōu)取向，在可見(jiàn)近紅外的平均透過(guò)率為80％，電阻率大約為2.0×10-3Ω·cm，n型導(dǎo)電，載流子濃度約為2.0×1020cm-3，光學(xué)帶隙在3.3～3.4 eV之間。但薄膜表面存在一些大顆粒污染，光學(xué)透過(guò)性能偏低，能通過(guò)調(diào)節(jié)沉積氣壓、偏壓及退火處

3、理改善薄膜的性能，但程度有限。 再次，研究了磁過(guò)濾對(duì)ZnO薄膜的表面形貌、微觀結(jié)構(gòu)、光電性能等的影響。磁過(guò)濾可以有效的去除大顆粒污染，使薄膜表面的大顆粒污染很少、表面平整、可見(jiàn)近紅外光平均透過(guò)率可提高到90％，ZnO薄膜質(zhì)量顯著提高。采用Ar-N2混合輔助氣，增強(qiáng)磁過(guò)濾電弧離子鍍ZnO薄膜生長(zhǎng)。添加一定比例的Ar-N2混合輔助氣體，可將磁過(guò)濾電弧離子鍍ZnO薄膜的沉積速率從純O2下的10 nm/min提高到35.5 nm／min