红外透明导电薄膜的制备及其光电性质研究

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1、分类号：TN213单位代码：10183研究生学号：2015514034密级：公开吉林大学硕士学位论文（专业学位）红外透明导电薄膜的制备及其光电性质研究ResearchonPreparationandOptoelectronicPropertiesofInfraredTransparentConductiveFilms作者姓名：王鑫类别：工程硕士领域（方向）：集成电路工程指导教师：王一丁教授培养单位：电子科学与工程学院2018年6月红外透明导电薄膜的制备及其光电性质研究——————————————————————————ResearchonPreparation

2、andOptoelectronicPropertiesofInfraredTransparentConductiveFilms作者姓名：王鑫领域（方向）：集成电路工程指导教师：王一丁教授类别：工程硕士答辩日期：2018年5月25日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学博士（或硕士）学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本

3、人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研宄做出重要贡献的个人和集体均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：曰期：年（月曰Ｉ摘要本论文研究内容来源于：铜铁矿结构CuXO2(X=Y,Sc,Al)红外透明导电薄膜的光电性能和择优取向制备研究，项目编号：11404129，国家自然科学基金委员会项目。红外透明导电薄膜在军事以及民用领域都具有重要的应用价值。民用领域中，可以应用于电子和能源工业

4、、传感技术、光电技术等领域。对于军事领域，可以应用于红外成像、航天器窗口等领域。目前国内外学者已经获得了在近红外波段具有优异光电性能的红外TCO薄膜，但对中红外和远红外TCO薄膜相关研究较少。本论文利用磁控溅射方法研制了三种中红外TCO薄膜，分别为CuCrO2，In2O3掺Hf（IHfO）和In2O3掺W（IWO）薄膜，并研究了它们的光电性能。主要内容有：（1）采用CuO陶瓷靶和Cr靶共溅射方法研制出了CuCrO2薄膜，并且研究了CuO溅射功率、退火温度与薄膜结构和光电性质的关系。发现当退火温度逐步增大时，其结晶性变好，并且在（012）晶面具有择优取向。薄膜的

5、电导率和透过率均随着退火温度的变大而先变大后减小。薄膜的最低电阻率为13.36Ω·cm，此时在2.5-4.5μm波段的平均透过率为66.5%。随着CuO溅射功率逐渐变大时，其结晶性变好，薄膜的透过率和电阻率均呈现一个逐渐下降的趋势。（2）采用射频磁控溅射方法研制了IHfO薄膜和IHfO/Cu/IHfO三层薄膜。发现随着退火温度的增大，IHfO薄膜由非晶态转变成晶态，晶粒尺寸变大。当退火温度逐步增大时，薄膜的电导率和透过率均先变大后减小。在100℃下退火时，薄膜的透过率最高，在2.5~4.5μm波段的平均透过率为77.8%，此时薄膜的电阻率为1.78×10-1Ω

6、·cm。在300℃下退火时，薄膜电阻率最小为9.21×10-3Ω·cm，在2.5~4.5μm波段的平均透过率为70%。随着薄膜增厚，薄膜结晶性变好，薄膜光学透过率逐渐降低。IHfO/Cu/IHfO三层薄膜与单层IHfO薄膜相比较，具有更高的导电性，但红外透过率稍低。Cu层的膜厚与IHfO/Cu/IHfO三层薄膜的光电性能有紧密的联系。Cu层膜厚越大，三层薄膜导电性越好，透过率随之减少。（3）采用射频磁控溅射法研制了IWO薄膜，研究了溅射功率、O2流量与I薄膜光电性质的关系。通过对XRD结果分析可得，当溅射功率逐步变大时，其从非晶态转变成晶态。当O2流量逐步变大

7、时，其导电性降低,但是透过率不断增加。还研制了双层IWO薄膜，其结构为：第一层在无O2下利用磁控溅射法制备IWO薄膜；第二层为在有O2下溅射沉积IWO薄膜。当O2流量逐渐增大时，双层薄膜的透过率增大，导电性降低。此双层薄膜与单层IWO薄膜相比较，在中红外波段的光电性能更优良。当O2流量为0.2sccm时，薄膜的电阻率-3最小为1.131×10Ω·cm，此时在2.5-4.5μm波段平均透过率为74.65%。关键词：红外透明导电薄膜，光电性能，磁控溅射，CuCrO2薄膜，In2O3基薄膜IIAbstractTheresearchtopicofthispaperco

8、mesfromtheprojectof