Al摻雜ZnO薄膜的制備研究.pdf

1、ZnO 是一種Ⅱ-Ⅵ族的寬禁帶結(jié)構(gòu)的多功能材料，為六角纖鋅礦結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)異的壓電、光電、氣敏、壓敏等特性，近年來受到廣泛關(guān)注。Al 摻雜的ZnO(Al-doped znO，簡稱 AZO)透明導(dǎo)電膜，作為一種重要的光電子信息材料也得到了廣泛的研究，ZAO 薄膜除了具有與目前得到廣泛應(yīng)用的 ITO 薄膜可比擬的光學(xué)、電學(xué)性質(zhì)外，還具有成本低、資源豐富、無毒性、高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)勢，是最有開發(fā)潛力的透明導(dǎo)電薄膜，在太陽能電池、液晶顯

2、示器、電磁防護(hù)屏等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。本論文以高純的 ZnO 粉體和 Al<,2>O<,3>粉體為原料，采用“模壓成型+高溫?zé)Y(jié)”的優(yōu)化工藝獲得質(zhì)量優(yōu)良的ZnO系靶材，用射頻濺射法在普通玻璃襯底上制備ZnO透明導(dǎo)電薄膜，并用X射線衍射(XRD)、原子力顯微鏡 (AFM)、四探針測試儀、紫外一可見光分光儀等測試手段研究摻雜和非摻雜 ZnO 薄膜的結(jié)構(gòu)與光電性能。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：以純度為99.99％的ZnO粉體和 99.99％的

3、 Al<,2>O<,3> 粉體為原材料，采用模壓成型技術(shù)和優(yōu)化的燒結(jié)工藝，制成了 ZnO 靶材和摻雜Al<,2>O<,3>質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％、2％、3％的氧化鋅鋁 (AZO) 復(fù)合靶材，其收縮率分別為 12.54％、12.22％、12.02％、11.90％，滿足了實(shí)驗(yàn)用射頻磁控濺射法制備 ZnO 系薄膜靶材的高致密度要求。 射頻磁控濺射法制備 ZnO 系薄膜時(shí)，首先采用摻雜 Al<,2>O<,3> 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 1％自制AZO靶材為濺

4、射靶，優(yōu)化了射頻磁控濺射制備ZnO系薄膜的工藝，在普通玻璃襯底上，成功制備了 AZO 薄膜，研究了主要濺射參數(shù)對薄膜的取向的影響規(guī)律。獲得的最佳工藝條件為：本底真空 4×10<'-3>Pa、濺射工作壓強(qiáng) 1.0Pa．、濺射功率200w、濺射時(shí)間60min、基片加熱溫度300℃。最后利用研究所得最佳工藝條件，制備了 ZnO 薄膜和 AZO 系薄膜，并比較了濺射靶材中 Al<,2>O<,3>質(zhì)量分?jǐn)?shù)對薄膜取向、表面形貌以及光電性能的影響。