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《_Al_Zr_共掺杂ZnO透明导电薄膜的结构以及光电性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第22卷第5期液晶与显示Vol122,No152007年10月ChineseJournalofLiquidCrystalsandDisplaysOct.,2007文章编号:1007-2780(2007)05-0560-05(Al,Zr)共掺杂ZnO透明导电薄膜的结构以及光电性能研究12222薛建设,林炜,马瑞新,康勃,吴中亮(11北京京东方光电科技有限公司,北京100176,E-mail:xuejianshe@boe.com.cn;2.北京科技大学冶金与生态工程学院,北京100083)摘要:用射频磁控溅射法在玻璃衬底上氩气气氛中制备出(Al,Zr)
2、共掺杂的ZnO透明导电薄膜,研究了不同Zr掺杂浓度和薄膜厚度ZnO薄膜的结构、电学和光学特性。结果表明,在最佳沉积条件下我们制备出了具有(002)单一择优取向的多晶六角纤锌矿结构,电阻率为2.2@10-28#cm,且可见光段(320~800nm)平均透过率达到85%的ZnO透明导电薄膜。在150e的条件下对(Al,Zr)共掺杂的ZnO薄膜进行1h的退火处理,薄膜电阻率降低至-38.4@108#cm。Zr杂质的掺入改善了薄膜的可见光透光性。关键词:氧化锌;透明导电薄膜;电阻率;透光率;射频磁控溅射中图分类号:O484.4文献标识码:A杂元素一般以Ó族
3、元素(如B、Al、Ga、In、Sc和Y1引言等)或Ô族元素(Si、Ge、Sn、Pb、Ti、Zr和Hf等)-2-[4]透明导电薄膜是在可见光区透光(T>80%)、替代Zn原子或者用F替代O。其中,掺铝-4紫外区截至,并且具有较低电阻率(~108#cm)氧化锌(ZAO)薄膜是目前各国所做研究工作最[5,6]的一种功能薄膜。透明导电薄膜主要分为:金属多、最深入的一种氧化锌基透明导电薄膜。膜系、透明导电氧化物(TCO)、高分子膜系、复合近几年人们开始尝试通过共掺杂ZnO薄膜来获膜系、其他化合物膜系等,其中TCO薄膜是目前得高性能的透明导电薄膜。目前共掺杂Z
4、nO透[1,2]工业最广泛应用的。氧化铟锡(ITO)透明导明导电薄膜的研究工作有Mn-Al共掺杂ZnO薄[7][8]电薄膜作为一种TCO薄膜,基于其高透光率膜,N-In共掺杂ZnO薄膜,Gd-Al共掺杂-4[9][10](T>90%)、低电阻率(Q~108#cm)和易刻ZnO薄膜,Ga-B共掺杂ZnO薄膜,A-lCr共[11][12]蚀等优越性能,是目前TCO薄膜市场的主流产掺杂ZnO薄膜,A-lCo共掺杂ZnO薄膜等。品。然而,氧化铟锡透明导电薄膜也有其自身的Zr单掺杂ZnO透明导电薄膜的研究报道比较[13]缺点,如ITO靶材的原材料价格昂贵,铟
5、锡矿产少。因此本文将ZAO薄膜中的小部分杂质铝[3]资源相对紧缺、不耐腐蚀性等缺点。随着铟、锡用Zr替代,研究Zr和Al共掺杂后ZnO透明导原材料价格的上涨,人们开始转向寻找能够替代电薄膜的结构、光学和电学性能。氧化铟锡薄膜的透明导电薄膜材料,而其中基于氧化锌基透明导电薄膜的制备方法很多,如氧化锌的掺杂薄膜最受重视。磁控溅射法、激光脉冲沉积、溶胶凝胶法。本实验ZnO透明导电薄膜是一种重要的光电信息采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备A-lZr共材料,其具备原材料廉价且地球储量丰富,在氢等掺杂ZnO透明导电薄膜。研究不同薄膜厚度对离子环境中稳定等优点,
6、经掺杂后的ZnO薄膜具A-lZr共掺杂ZnO薄膜的结构、光学和电学性能,有优良的透明导电功能,是最有望替代目前工业以及不同温度下退火处理对薄膜电学性能的上广泛应用的ITO薄膜。氧化锌TCO薄膜的掺影响。收稿日期:2007-03-27;修订日期:2007-06-14基金项目:北京市科委科技计划资助项目(No.D0306006000091,No.D0304002000021)第5期薛建设,等:(Al,Zr)共掺杂ZnO透明导电薄膜的结构以及光电性能研究5612实验方法本实验采用JGP450型高真空磁控溅射仪,-4在溅射功率90W,本底真空度约2@10P
7、a的氩气(纯度99.999%)气氛中沉积A-lZr共掺杂ZnO薄膜。陶瓷靶的直径为60mm,由ZnO粉(纯度99.99%)、Al2O3粉(纯度99.99%,质量分数2%)、ZrO2粉(纯度99.99%,质量分数0.3%~1%)混匀模压烧结制得。衬底为玻璃(Corningeagle2000)。靶与衬底距离调整为120mm。溅射时,氩气压强在0.3~0.5Pa。利用日本理学(Rigaku)公司DMAX-RB型图1室温沉积不同Zr掺杂浓度的A-lZr共掺杂ZnO薄膜X射线衍射谱X射线衍射仪(Cu靶的KA射线,工作电压为Fig.1XRDspectraoft
8、heA-lZrcodopedZnOthinfilms40kV,工作电流为150mA)研究薄膜的结构性withdiffere
