射频磁控溅射zno：al薄膜及其特性研究

《射频磁控溅射zno：al薄膜及其特性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要ZnO：Al(AZO)薄膜因其低电阻率与高可见光区透射率有望替代ITO，成为主要的透明导电氧化物(TCO)材料。相对于ITO材料，AZO薄膜原材料丰富，价格低廉且无污染，是理想的透明导电氧化物材料。目前用以制备AZO薄膜的方法有多种，其中磁控溅射技术因其高的沉积速率与均匀性被认为是重要的制备AzO薄膜的技术之一。本论文利用射频磁控溅射技术，以ZnO：A1203(2wt％A1203)为靶材在石英玻璃衬底上制备多晶AZO薄膜。为了与半导体制造领域的剥离工艺相兼容，所有样品均在室温下沉积。同时应用x

2、射线衍射仪(XIm)、原子力显微镜(AFM)、扫面电子显微镜(SEM)、俄歇电子能谱仪(AES)、X射线光电子能谱仪(XPS)、霍尔效应测试系统以及紫外．可见分光光度计等测试手段，研究了不同射频功率、Ar气压强、薄膜厚度以及退火温度对薄膜结构特性、组分特征、电学性能与光学性能的影响。∥研究表明，AZO薄膜为六角纤维锌矿结构，呈C轴择优取向，由于薄膜在室温下沉积，薄膜结构疏松多孔。对薄膜的组分分析表明薄膜为富氧态，而薄膜偏离化学剂量比的原因为疏松的结构引起的晶粒边界上O原子的吸附。通过对溅射工艺的优

3、化在250W射频功率与1．2PaAr气压强下得到最低电阻率为1．83×10‘3Q-cm可见光区透射率80％以上的AZO薄膜。研究发现，对于室温下制备的AZO薄膜，制约其电学性能提高的主要因素为晶粒边界上的O原子吸附，因为它既降低了薄膜的载流子浓度又限制了载流子在晶粒问的迁移。同时当样品在N2中5000C～8000C退火1分钟时，这种O原子的吸附将使漳膜中的舢原子被氧化从而破坏其作为施主杂质的活性，并最终导致薄膜导电性能失效。另外，随着薄膜厚度的增加薄膜的c轴逐渐发生倾斜，这是由于锥状的(002)晶

4、面受到溅射时产生的高能O原子的轰击造成的。关键词：透明导电氧化物薄膜：AZO薄膜；射频磁控溅射AbstractAluminum—dopedzincoxide(AZO)thinfilmswithlowresistivityandhightransparencyinvisiblerangearepromisingasalternativestoITOfortransparentconductingoxide(TCO)，sicneindiumisaveryexpensiveandSCarCemateri

5、al，whileAZO，thesourcematerialsofwhichareinexpensiveandnon—toxic，isthebestcandidate．Nowadays，varioustechnologieshavebeenreportedtoproduceAZOthinfilms，andmagnetronspuReringwithhighdepositionrateanduniformityisconsideredtobeoneofthemostimportantmethodsfo

6、rpreparingAZOthinfilms．Inordertobeingcompatibletothelift—offtechnologyinsemiconductorfabricationprocess，AZOthinfilmswerepreparedbyRFmagnetronspuReringusingazincoxidetargetdoped、ⅣitllA1203(2wt％．)onquartzglasssubstrateatroomtemperature．TheeffectofRFpowe

7、r,Arpressure，filmthicknessandthermalannealingonstructural，compositional，electricalandopticalpropertiesofAZOthinfilmswereinvestigatedindetail．ThestructuralpropertieswerecharacterizedbyXRD，AFMandSEM，whilethecompositionalcharacteristicswereinvestigatedby

8、AESandXPS，andtheelectricalandopticalpropertieswerestudiedbyHallsystemandspectrophotometer,respectively．ThecrystalstructureoftheAZOfilmsishexagonalwurtziteandshowthetypicalc·axiscrystallographicorientation，andduetolowtemperaturedeposition，films