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文檔簡介
1、氧化銦錫(ITO)薄膜,是目前在工業(yè)界被廣泛應用的透明導電材料;但銦對環(huán)境有污染,并且銦資源相對稀缺。摻雜的氧化鋅類薄膜,具有較優(yōu)良的光電性能、禁帶寬(3.30 eV左右)、無毒性和價格低廉等潛在優(yōu)勢。其中,鎵摻雜的氧化鋅(GZO)薄膜,具有抗氧化性強,晶格畸變小,摻雜效率高等優(yōu)點,而被認為是ITO透明導電膜的理想替代材料之一。如何進一步降低GZO薄膜的制備成本,提高其光電綜合性能,拓寬其應用領域,顯得尤為必要。
不同于常規(guī)的
2、鎵摻雜的氧化鋅(Ga:ZnO)靶材,本文提出以Zn金屬和Ga2O3陶瓷為靶材,采用雙靶反應共濺法制備了GZO透明導電薄膜;再通過退火,以進一步提升其光電綜合性能;并將優(yōu)化制備后的GZO透明導電薄膜作為 LED器件的電流擴散層。主要研究了雙靶反應共濺工藝參數(shù)對GZO薄膜結構的影響;摻雜和退火對GZO結構及其光電特性的影響;GZO薄膜厚度對LED器件的電流-電壓特性曲線及其電致發(fā)光強度的影響。
濺射GZO薄膜及隨后退火的試驗表明,
3、隨著襯底溫度的升高,GZO薄膜的結晶取向性變好,晶粒增大;而隨著濺射氣壓和氧氬比的增大,GZO薄膜結晶質量存在最佳值。固定Ga2O3靶材的濺射功率(130 W),發(fā)現(xiàn)Zn靶的濺射功率對GZO薄膜的摻雜有較大影響。優(yōu)化后的工藝參數(shù)為:襯底溫度500℃,濺射壓強為1 Pa,氧氬比為4:20,Ga2O3靶材功率為130 W,Zn靶濺射功率為150 W;此時制備出的GZO薄膜,霍爾效應和紫外-可見光透射光譜法測試其最低電阻率為2.43×10-4
4、Ω·cm,可見光區(qū)域平均透過率達80.3%。此外,GZO薄膜在95%氮氣和5%氫氣的混合氣氛中退火后,可顯著改善其晶體結構。
以GaN外延片和藍寶石為襯底,對其上制備的不同厚度GZO透明導電薄膜的測試表明,隨著薄膜厚度的增加,其載流子遷移率增加,電阻率顯著下降;但可見光波段的透光率也呈現(xiàn)下降的趨勢。當GZO薄膜厚度為650 nm時,電阻率僅為1.96×10-4Ω·cm,同時光學透過率超過80%。
將GZO透明導電薄膜
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