al h共掺杂zno透明导电薄膜的分析

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1、优秀毕业论文精品参考文献资料优秀毕业论文L一精品参考文献资料优秀毕业论文』IIIIrIIIIIIIII[1[111IY1944044摘要铝掺杂氧化锌(AZO)薄膜因具备成本低廉、无毒和在氢等离子体中稳定性高等优点而成为ITO薄膜的替代者。磁控溅射法具有成膜速率快，附着性好、可大面积沉积等优点而成为制备AZO薄膜首选的方法，但低温沉积的薄膜往往电阻率较高，透光性不好，难以满足光电器件的需要。最近，有文献指出低温下掺入H可以有效提高AZO薄膜的光电性能，但在不同溅射工艺参数下H对AZO薄膜光电特性的影响还缺乏全面系统的研究。本论文旨在改变镀膜工艺参数，系统研究沉积时H2引入对AZO薄膜的

2、透明导电性能的影响，总结出H的作用和相关的机理，获得具有优越透明导电性能的AZO薄膜。论文首先研究了在心气氛下、不同衬底温度(100℃"300℃)时制备的不同膜厚(50～1200nm)的AZO薄膜的结构和光电性能。结果发现，只有当衬底温度升高到200和300℃时，薄膜才表现出沿(002)方向的择优生长。随衬底温度或薄膜厚度的增加，薄膜的结晶度增加，压应力释放。薄膜结晶度的提高导致了薄膜载流子浓度和Hall迁移率的增加，因此其电阻率下降。衬底温度200和300℃时，膜厚达到1000nm左右时，得到最低的电阻率为1．12"-'1．59x10一t2,cm。对于薄膜的可见光透光率，随膜厚增加

3、，透光率大概从86％下降到70％。研究AZO薄膜的禁带宽度(取)的结果表明Eg依赖于薄膜的晶粒尺寸、载流子浓度和应力。衬底温度200℃时沉积的薄膜有最大的&，这主要是由于其有大的载流子浓度和压应力的缘故。随膜厚的增加，载流子浓度增加可以增大Eg，但同时压应力的降低和／或晶粒尺寸的增大可以降低&。因此，E2随膜厚增加呈现出不变或下降的趋势。在上述研究的基础上，论文进一步研究了不同衬底温度(RT-300℃)、不同H2／(H2州岫流量比(0～6％)下制备的AZO薄膜。结果发现制备的薄膜都呈现沿(002)方向的择优取向生长；随着H2流量比的增加，对于RT下制备的薄膜，其薄膜应力显著降低，结晶

4、度明显提高；对于衬底温度为100"--300℃制备的薄膜，其应力和结晶度没有显著变化。引入H2后，薄膜的载流子浓度和迁移率在衬底温度为RT和100℃时明显增加，当衬底温度为200℃时也有一定程度的增加，而衬底温度为300℃时则没有明显的变化。当H2流量比达到3％时，RT和100℃制备薄膜的电阻率显著下降，甚至低于200和300℃制备薄膜的电阻率。在衬底温度为100"12，H2流量比为6％时，得到的最低电阻率为1．15x10"3f2,ern。这些结果表明，衬底温度低于200℃，H2的引入对ZnO光电性能的改善是明显；并且表明了H掺入ZnO晶格中主要主要是以间隙H的形式存在。薄膜透射谱研

5、究表明：H2引入沉积气氛有利于提高薄膜的透光率。对于薄膜的E窑，主要取决于载流子浓度，但对RT下制备的薄膜，其B的宽化与其细小的晶粒尺寸和大的压应力也有一定的关系。最后，论文研究了在衬底未加热，H2的流量比为5％时，溅射功率、气压和膜厚对AZO薄膜结构和光电性能的影响。当保持溅射功率为150W时，随溅射气压增加，薄膜的结晶度降低；当气压为0．8Pa时，可得到最低的电阻率(2．69x10-3f2,cin)。保持溅射压强为0．8Pa时，随溅射功率增大，薄膜的结晶度提高；薄膜的载流子浓度和迁移率保持增大的趋势，而电阻率呈下降的趋势；当溅射功率为100W时，载流子浓度显著增加，而且迁移率也保

6、精品参考文献资料优秀毕业论文第1I页关键词：AZO薄膜；氢掺杂；磁控溅射；电阻率；透光率；禁带宽度(Eg)精品参考文献资料优秀毕业论文武汉科技大学硕士学位论文第1II页AbstractAI．dopedZnO(AZO)filmshavebecomealternativematerialstoITObecauseoftheirlowcost，non—toxicityandstabilityinhydrogenplasma．MagnetronsputteringisthemostcommonlyusedmethodtoprepareAZOfilmsbecauseitcanperformhi

7、【ghdepositionrateandobtainhi曲lyunifclrnlandlargerscalefilmswithstrongadhesion．How,theresistivityoftheAZOfilmsdepositedatlowsubstratetemperatureisusuallyhigherandtheirtransmittanceislower,whichCannotreachtherequirementofoptical．ele