發(fā)布時(shí)間：2020-08-23 21:11

【摘要】：柔性氧化鋅(ZnO)薄膜作為新型透明導(dǎo)電氧化物(TCO)薄膜,具有重量輕便、體積小巧、可折疊彎曲、應(yīng)用范圍廣等多種優(yōu)勢(shì),符合當(dāng)前科技領(lǐng)域?qū)τ谠骷p薄性、便攜性的發(fā)展需求,并已逐漸替代硬質(zhì)襯底薄膜,被越來(lái)越廣泛的運(yùn)用在可穿戴式設(shè)備、柔性顯示屏、光伏電池等眾多領(lǐng)域。但由于柔性襯底的制約,其綜合光電性能及其穩(wěn)定性往往不及傳統(tǒng)硬質(zhì)襯底薄膜,因此如何提升綜合光電性能并保證性能穩(wěn)定性成為當(dāng)前對(duì)柔性ZnO基薄膜研究的主要方向。經(jīng)過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研發(fā)現(xiàn)目前有關(guān)柔性ZnO基薄膜的介質(zhì)/金屬/介質(zhì)(D/M/D)三明治結(jié)構(gòu)的研究較多,但中間導(dǎo)電金屬層多以價(jià)格昂貴、資源稀缺的貴金屬為原料,而少見(jiàn)采用成本較低、原料廣泛的普通導(dǎo)電金屬的D/M/D結(jié)構(gòu)薄膜研究,且有關(guān)提升柔性ZnO基薄膜性能穩(wěn)定性的研究也鮮有報(bào)道。針對(duì)上述兩個(gè)問(wèn)題,本文立足于柔性ZnO基多層膜,重點(diǎn)研究D/M/D結(jié)構(gòu)薄膜中間金屬的厚度比與沉積順序?qū)τ谌嵝訸nO基多層膜綜合光電性能的影響;并引入BN薄膜,進(jìn)一步研究BN層對(duì)于柔性ZnO基多層膜光電性能穩(wěn)定性的影響,取得了一些有意義的研究結(jié)果。1、采用磁控濺射法在柔性PET襯底上沉積了ZnO層和中間金屬Al與Cu層,制備了柔性ZnO/Al/Cu/ZnO多層膜。選擇不同厚度比的Al層和Cu層,重點(diǎn)研究Al與Cu層的厚度比對(duì)柔性ZnO基多層膜綜合光電性能影響。此外,在Al與Cu層的最優(yōu)厚度比的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改變Al和Cu層的沉積順序,考察了中間金屬層的沉積順序?qū)θ嵝訸nO基多層膜綜合光電性能的影響。分別使用掃描電子顯微鏡(SEM)、EDS能譜儀對(duì)多層膜表面形貌和相組成進(jìn)行分析,并使用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)和四探針測(cè)試儀測(cè)量多層膜的透光率和方塊電阻,最終利用品質(zhì)因子(F_(TC))公式對(duì)柔性ZnO基多層膜的綜合光電性能進(jìn)行計(jì)算。實(shí)驗(yàn)與表征結(jié)果證明,中間金屬層的厚度比對(duì)柔性ZnO/Al/Cu/ZnO薄膜的綜合光電性能有顯著影響,而沉積順序?qū)ζ涔怆娦阅苡绊懖淮�。具體來(lái)說(shuō),當(dāng)Al:Cu=6:2(即Al層厚度為6 nm,Cu層厚度為2 nm)時(shí),柔性ZnO/Al/Cu/ZnO薄膜的綜合光電性能達(dá)到最優(yōu),此時(shí)多層膜在400~800 nm范圍內(nèi)的平均透光率為84.73%,方塊電阻為108Ω/sq,品質(zhì)因子為1.77×10~(-3)Ω~(-1);在最佳Al與Cu厚度比下改變其沉積順序后,薄膜的綜合光電性能變化不大。2、基于以上結(jié)果,在最佳Al與Cu厚度比和沉積順序下引入BN薄膜,采用相同制備方法制備出柔性BN/Al/Cu/ZnO多層膜,重點(diǎn)研究頂層BN層厚度對(duì)柔性ZnO基多層膜綜合光電性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,當(dāng)頂層BN厚度為100 nm時(shí),柔性BN/Al/Cu/ZnO多層膜的綜合光電性能最優(yōu),品質(zhì)因子達(dá)到最大值8.15×10~(-4)Ω~(-1)。隨后基于BN最佳厚度,制備柔性BN/Al/Cu/ZnO多層膜與柔性Al/Cu/ZnO多層膜,對(duì)比研究頂層BN對(duì)于柔性ZnO基多層膜光電性能穩(wěn)定性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,BN層的引入可明顯提升柔性ZnO基多層膜的光電性能穩(wěn)定性。在不同溫度環(huán)境下,BN層優(yōu)良的耐熱性可降低溫度過(guò)高對(duì)柔性ZnO基多層膜光電性能穩(wěn)定性的影響,在80℃下烘烤18 h后,柔性BN/Al/Cu/ZnO多層膜的品質(zhì)因子達(dá)到9.61×10~(-4)Ω~(-1),而此時(shí)柔性Al/Cu/ZnO多層膜的品質(zhì)因子下降明顯,僅為1.69×10~(-4)Ω~(-1);在常溫環(huán)境下靜置不同時(shí)間,頂層BN作為保護(hù)層可使柔性ZnO基多層膜中導(dǎo)電金屬與空氣隔絕,且BN優(yōu)異的抗氧化性又能確保柔性ZnO基多層膜在長(zhǎng)時(shí)間靜置過(guò)程中不發(fā)生氧化還原反應(yīng),從而不影響其光電性能的穩(wěn)定性,在常溫下靜置24 h后,柔性BN/Al/Cu/ZnO多層膜品質(zhì)因子為1.26×10~(-3)Ω~(-1),而此時(shí)柔性Al/Cu/ZnO多層膜品質(zhì)因子為6.70×10~(-4)Ω~(-1)。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O484
【圖文】：

的時(shí)間要早于 p 型，而且由于 p 型 TCO 性能用壽命要求，就當(dāng)前來(lái)看，大多數(shù)投入實(shí)際運(yùn)用較為成熟且實(shí)際應(yīng)用最為廣泛的 n-TCO 薄膜主2基薄膜和 ZnO 基薄膜[23-28]，以此為基體的摻雜次介紹三類 n-TCO 薄膜。導(dǎo)電氧化物薄膜O3基透明導(dǎo)電氧化物薄膜早在上世紀(jì) 50 年代前應(yīng)用最廣泛的 TCO 薄膜之一[29]。過(guò)去人們認(rèn)為eV 左右，但根據(jù)最新的科研結(jié)果已將其光學(xué)禁帶結(jié)構(gòu)為方鐵錳(Bixbyite)型結(jié)構(gòu)，晶胞參數(shù)為 a=離子呈現(xiàn)類八面體狀，如圖 1.1 為 In2O3的結(jié)構(gòu)

氧化物薄膜金紅石型[31]，如圖 1.2 所示。在一個(gè) O 原子按 1:3 比例與 Sn 原子配位。方式主要依靠晶體內(nèi)的 O 空穴。科研 級(jí)別。為了進(jìn)一步提高 SnO2基 TCO法制成更高品質(zhì)的薄膜。目前常見(jiàn)的成熟、應(yīng)用范圍最廣的方案是將 SnOnO2金紅石結(jié)構(gòu)晶體后，與 O 空穴結(jié)阻率相較原始 SnO2可下降一個(gè)數(shù)量能，而且 FTO 薄膜的制備方法簡(jiǎn)單備出的 FTO 薄膜相較于 ITO 來(lái)說(shuō)化在很多領(lǐng)域都有替代 ITO 的作用[33

江 蘇 大 學(xué) 專 業(yè) 碩 士 學(xué) 位 論 文不會(huì)改變 ZnO 的晶體結(jié)構(gòu)且可通過(guò)調(diào)節(jié) Al 的摻雜含量來(lái)控制 AZO從而提升性能，目前經(jīng)過(guò)研究 AZO 的電阻率可降至 10-5Ω·cm。而金屬，沒(méi)有毒性，原料豐富易獲取，這進(jìn)一步提升了 AZO 的性價(jià)CO 薄膜作為當(dāng)前的研究焦點(diǎn)，有望代替 ITO 薄膜。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 黃立靜;金屬?gòu)?fù)合雙層/多層透明導(dǎo)電薄膜的制備及其光電性能研究[D];江蘇大學(xué);2015年

2 李保家;FTO透明導(dǎo)電薄膜表面處理及其復(fù)合膜的研究[D];江蘇大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 馬德福;射頻磁控濺射法制備ZnO:W-TCO薄膜及其性能研究[D];景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院;2014年

2 張劍楠;新型透明導(dǎo)電薄膜的研制及其在有機(jī)太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）;2012年

本文編號(hào)：2802028