ZnO：Al薄膜的制备及其性质的研究

论文摘要

ZAO透明导电薄膜由于自身优良的光学和电学性质而备受人们青睐。与传统的ITO导电膜相比,ZAO导电膜具有如下一些突出的优点:原材料在自然界中的储量丰富、易于制造、成本低廉、无毒、热稳定性和化学稳定性好。因此,具有广阔的应用前景,适用于平板显示器、太阳电池、热镜、电磁防护屏、气敏传感器等,因此,ZAO透明导电薄膜必将成为新一代透明导电氧化物薄膜的代表。当前,ZAO透明导电薄膜的制备还存在以下问题:大面积成膜的技术设备还不过关,实验的可重复性和可靠性不好,薄膜的厚度和成分都不均匀,质量不好,不同设备的最佳制备参数差别也很大。因此,通过对ZAO导电膜制备的研究,分析各制备参数和薄膜光学、电学等物理性质之间的内在关系,摸索出最佳制备条件,制备出性能优良的ZAO导电膜,具有重要意义。本实验中,我们使用直流磁控溅射装置,采用反应溅射的方法,在普通无机玻璃衬底上制备掺铝氧化锌（ZAO）薄膜,通过改变靶基距、反应气压、溅射功率、气流场强度、溅射时间等条件,制备出不同的ZAO薄膜样品,利用XRD, SEM、霍尔测试仪、分光光度计等测量仪器对薄膜的结构、形貌、电学和光学特性进行了测试,研究了制备条件和退火对薄膜特性的影响。从大量的制备ZAO薄膜实验数据中,分析直流反应磁控溅射制备参数对ZAO薄膜性能的影响,总结出最佳制备参数:氧分压为0.08Pa,氩分压为0.3P a,气流场强度为84sccm/Pa,溅射功率为120W,制备沉积时间为25min,靶基距为7cm,然后在氩气环境下退火处理1小时,退火温度为3000C。用此参数制备出的ZAO薄膜,电阻率为6.4×10-4??cm,可见光区透射率平均为88%,光、电性能同时满足使用要求。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 ZAO 薄膜的特性
• 1.2 ZAO 薄膜的应用前景
• 1.3 ZAO 薄膜的研究现状
• 1.3.1 ZAO 薄膜在国外的研究现状
• 1.3.2 ZAO 薄膜在国内的研究现状
• 1.4 ZAO 薄膜目前存在的问题及发展趋势
• 1.5 本课题的研究内容、目的
• 2 ZAO 薄膜的制备方法、微观结构和性能分析
• 2.1 ZAO 薄膜的制备方法
• 2.1.1 脉冲激光沉积法
• 2.1.2 分子束外延法
• 2.1.3 溶胶-凝胶法
• 2.1.4 喷雾热解法
• 2.1.5 化学气相沉积法
• 2.1.6 溅射法
• 2.2 ZAO 薄膜的微观结构
• 2.3 ZAO 薄膜的性能分析
• 2.3.1 X 射线衍射（XRD）分析
• 2.3.2 ZAO 薄膜的电学性能分析
• 2.3.3 ZAO 薄膜的光学性能分析
• 2.3.4 ZAO 薄膜的 SEM 分析
• 2.4 本章小结
• 3 直流反应磁控溅射 ZAO 薄膜设备及实验设计
• 3.1 TXZ-600 磁控溅射镀膜设备
• 3.2 磁控溅射镀膜机操作程序
• 3.3 磁控溅射镀膜机工作原理
• 3.3.1 溅射原理
• 3.3.2 反应磁控溅射原理
• 3.4 直流反应磁控溅射 ZAO 薄膜实验设计
• 4 直流反应磁控溅射制备 ZAO 薄膜实验及性能检测
• 4.1 靶材的选取
• 4.2 探索实验参数
• 4.2.1 确定靶基距
• 4.2.2 确定气体压强
• 4.2.3 确定其他参数
• 4.3 实验及结果分析
• 4.3.1 气流场强度对直流磁控溅射 ZAO 薄膜性能的影响
• 4.3.2 薄膜厚度对ZAO 透明导电膜性能的影响
• 4.3.3 退火处理对薄膜结构特性的影响
• 4.4 本章小结
• 5结论
• 参考文献
• 致谢
• 附：1.作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录、科研情况