Ag基透明導(dǎo)電復(fù)合膜的制備及性能研究.pdf

1、傳統(tǒng)透明導(dǎo)電材料摻錫氧化銦(ITO)具有方阻低、可見光范圍內(nèi)透過性好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用作各種顯示器和太陽能電池的透明電極。然而，稀缺資源In不但價(jià)格昂貴，而且有毒，減少或避免對(duì)In的消耗必然成為透明導(dǎo)電膜的發(fā)展趨勢(shì)。因此，可作為ITO替代品的摻氟氧化錫(FTO)和摻鋁氧化鋅(AZO)受到了人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注。但是，ITO、FTO和AZO等透明導(dǎo)電氧化物(TCO)的導(dǎo)電性能受制于半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)制，導(dǎo)電率難以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步提高，故TCO已經(jīng)越來越

2、不能滿足先進(jìn)光電裝置對(duì)其導(dǎo)電性能提出的更高要求。因此，深入探究比單層TCO厚度更薄、導(dǎo)電更好的三明治結(jié)構(gòu)復(fù)合膜ITO/Ag/ITO(IAI)以及新型復(fù)合膜FTO/Ag/FTO(FAF)、AZO/Ag/AZO(ZAZ)的制備和性能具有特別重要的意義。
　　本文利用直流磁控濺射法，在室溫下玻璃基底上制備了ITO膜、Ag膜、ITO/Ag膜、Ag/ITO膜、ITO/Ag/ITO復(fù)合膜、FTO膜、FTO/Ag/FTO復(fù)合膜、AZO膜、AZO

3、/Ag膜和AZO/Ag/AZO復(fù)合膜。采用掃描電子顯微鏡、原子力顯微鏡、表面輪廓儀、可見光分光光度計(jì)和四探針測(cè)量?jī)x對(duì)薄膜的表面形貌、膜層厚度、光電學(xué)性能等進(jìn)行表征。
　　通過分析ITO和Ag膜的表面形貌、沉積規(guī)律和光電學(xué)性能可知:玻璃基底上沉積ITO膜后表面粗糙度增大，隨著ITO沉積時(shí)間的延長(zhǎng)，ITO膜沉積速率逐漸增大，透過率逐漸降低，方阻逐漸減小;隨著Ag沉積時(shí)間的延長(zhǎng)，Ag膜由島狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)薄膜，沉積速率逐漸減小，透過率逐

4、漸降低，方阻逐漸減小。通過對(duì)ITO/Ag/ITO復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和光電學(xué)性能分析可知:ITO/Ag/ITO復(fù)合膜的導(dǎo)電性能取決于Ag層，但明顯受到外層ITO膜的影響;IAI復(fù)合膜中ITO(34nm)/Ag(11nm)/ITO(34nm)的光電學(xué)性能最佳，最大可見光透過率為85.97％，方阻為5.46Ω/sq，哈克性能指數(shù)為0.0404Ω-1。
　　通過對(duì)FTO膜的組織結(jié)構(gòu)、沉積規(guī)律、光電學(xué)性能分析可知，隨著FTO沉積時(shí)間的延長(zhǎng)，F(xiàn)

5、TO的結(jié)構(gòu)由均質(zhì)狀轉(zhuǎn)變?yōu)榇蟀麪?，沉積速率變化較小，透過率先降低后提高，方阻始終超出四探針測(cè)量量程。通過研究FTO/Ag/FTO復(fù)合膜的光電學(xué)性能可知:FAF復(fù)合膜中FTO(50nm)/Ag(11nm)/FTO(50nm)的光電學(xué)性能最好，最大可見光透過率為83.31％，方阻為7.19Ω/sq，哈克性能指數(shù)為0.0224Ω-1。通過對(duì)比分析IAI和FAF復(fù)合膜的性能可知:FAF膜的哈克性能指數(shù)低，光電學(xué)性能明顯不如IAI; IAI膜和FA

6、F膜均在Ag膜厚度為11nm時(shí)獲得最佳光電學(xué)性能。
　　通過對(duì)AZO膜的組織結(jié)構(gòu)、沉積規(guī)律和光電學(xué)性能分析可知:隨著AZO沉積時(shí)間延長(zhǎng)，AZO膜始終保持小胞狀生長(zhǎng)，沉積速率基本不變，透過率逐漸降低，方阻逐漸減小。通過對(duì)比ITO、FTO、AZO的特性可知:在沉積速率上，F(xiàn)TO最大，ITO次之，AZO最小;在光學(xué)性能上，AZO膜透過性最佳，ITO膜次之，F(xiàn)TO膜最差;在電學(xué)性能上，ITO膜導(dǎo)電性最佳，AZO膜次之，F(xiàn)TO膜最差。通過鍍

7、制不同Ag層厚度的AZO(25nm)/Ag膜并分析其表面形貌可知:底層AZO上Ag膜的生長(zhǎng)過程為島狀結(jié)構(gòu)→島結(jié)構(gòu)聯(lián)合→網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)→連續(xù)薄膜，且AZO(25nm)/Ag中Ag膜的臨界厚度與Glass/Ag中基本一致。通過研究AZO/Ag/AZO光電學(xué)性能可知，AZO(27nm)/Ag(9nm)/AZO(27nm)的光電學(xué)性能最佳，最大可見光透過率為86.28％，方阻為4.29Ω/sq，哈克性能指數(shù)為0.0533Ω-1。通過對(duì)比分析IAI、F