近紅外區(qū)高透過率ITO-AZO薄膜的制備和性能研究.pdf

1、應用廣泛的透明導電氧化物薄膜ITO和AZO一直備受人們的關注，雖然ITO薄膜電學性能優(yōu)異，但是在近紅外區(qū)透過率較低，限制了其在紅外技術中的應用;AZO薄膜在近紅外區(qū)透過率很高，但電學性能和ITO相比相差較大。為了得到近紅外區(qū)域透過率高且電學性能優(yōu)良的導電薄膜，本文采用磁控濺射技術在玻璃襯底上制備了ITO/AZO薄膜，測試結果表明，薄膜的光電性能優(yōu)良。
　　一、ITO/AZO周期膜的制備與性能研究:利用ITO和AZO共同起輝，制備了

2、結構為(AB)n型的周期膜，其中，A為ITO，B為AZO，n為周期數(shù)。通過控制襯底在各靶前停留時間控制單層膜的厚度，通過控制襯底在腔體中旋轉的周期控制薄膜總厚度，研究了單層膜厚、總厚度和周期數(shù)對ITO/AZO周期膜性能的影響:
　　(1)研究了單層膜厚對ITO/AZO周期膜性能的影響，此時薄膜總厚度為200nm，周期n=20，dA+dB分別為8nm+2nm、6nm+4nm、5nm+5nm、4nm+6nm、2nm+8nm。ITO/A

3、ZO周期膜的測試結果表明:在周期膜層中，當AZO層厚度較薄時，ITO/AZO周期膜生長取向為In2O3的(222)方向，隨著AZO層膜厚的增加，ITO層厚度的減小，ITO/AZO周期膜XRD衍射圖譜逐漸出現(xiàn)ZnO的(002)峰;ITO/AZO周期膜的晶粒尺寸先減小后增大;ITO/AZO周期膜的遷移率和載流子濃度總體呈下降趨勢，電阻率先緩慢升高后急劇升高;ITO/AZO周期膜在可見光區(qū)平均透過率先降低后升高，在近紅外區(qū)的平均透過率逐漸上升

4、，最高達到93.5％。
　　(2)研究了總厚度對ITO/AZO周期膜特性的影響，此時單層ITO+AZO厚度均為2nm+8m，總厚度分別為160、190、200、220、250、280 nm。測試結果表明:隨著ITO/AZO周期膜總厚度的增加，薄膜的生長擇優(yōu)取向均為ZnO的(002)方向，衍射峰強度沒有因厚度不同而有明顯改變，且表面平整度、粗糙度沒有明顯變化，所有薄膜表面均為顆粒狀;在膜厚為200 nm時，薄膜電學性能最好，遷移率為

5、26.3 cm2V-1s-1，電阻率為1.6×10-3Ω·cm，此時薄膜在可見光區(qū)的平均透過率為88.8％，在近紅外區(qū)平均透過率為91.3％。
　　(3)保持ITO/AZO周期膜總厚度為200 nm，使dA=dB，周期數(shù)分別為5、10、15、20、30，研究了周期數(shù)對其性能的影響。研究結果表明:當周期數(shù)較少時，ITO/AZO周期膜生長擇優(yōu)取向有In2O3的(222)方向和ZnO的(002)方向，且In2O3的(222)擇優(yōu)取向更加

6、明顯。隨著周期數(shù)的增多，ITO/AZO薄膜的ZnO的(002)擇優(yōu)取向變強，且薄膜表面平整度變好，粗糙度降低，晶體顆粒尺寸變小。隨著周期數(shù)的增多，ITO/AZO周期膜載流子濃度持續(xù)降低，遷移率整體呈上升趨勢，電阻率逐漸增大，在周期為30時載流子濃度最低，為2.5×1020 cm-3，遷移率達到最高值30.1 cm2V-1s-1，此時電阻率為8.2×10-4Ω·cm，且薄膜在近紅外區(qū)平均透過率達到最高值91.1％。
　　二、使ITO

7、和AZO靶同時起輝，襯底在腔體中做不停留圓周運動，制備了厚度均為200 nm的ITO/AZO復合膜。通過改變ITO和AZO濺射功率，改變其在復合膜中的含量，研究了濺射功率對ITO/AZO復合膜性能的影響，其中，ITO和AZO功率PITO+ PAZO分別為400W+0W，400W+350W，400W+375W，400W+400W，375W+400W，350W+400W，350W+425W，0W+400W，AZO相對ITO功率逐漸升高。

8、r>　　實驗結果表明:不同功率下制備的ITO/AZO復合膜均為非晶結構。功率的改變使得ITO/AZO復合膜表面形貌發(fā)生了很大的變化，AZO功率較低時，薄膜表面非常平整，非晶包絡尺寸較小且均勻，隨著AZO相對功率的升高，薄膜表面平整度降低，非晶包絡變大且尺寸不均勻。隨著AZO功率的升高，載流子濃度總體呈下降趨勢，遷移率變化趨勢和載流子濃度完全相同，電阻率變化趨勢則與其相反。在可見光區(qū)，ITO和AZO薄膜透過率較高，ITO/AZO復合膜透過