本文關(guān)鍵詞：磁控濺射制備ZnO基透明導電襯底材料的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：ZnO是一種??-V?族半導體材料,在室溫條件下?lián)碛?.3eV的寬禁帶和較高的激子束縛能(60meV),還擁有較高的穩(wěn)定性。鑒于其出眾的光學和電學性質(zhì),氧化鋅和摻雜氧化鋅材料也被廣泛應(yīng)用在紫外探測器、發(fā)光器件、太陽能電池、壓電傳感器、薄膜光波導和透明導電薄膜等多個領(lǐng)域。特別是ZnO基透明導電薄膜的研究,近期更是引起了廣泛關(guān)注。ZnO薄膜的制備方法有很多,如水熱法、溶膠—凝膠法、噴霧熱解法、脈沖激光沉積法、磁控濺射法等。其中磁控濺射法具有沉積溫度低、速度快、純度高、薄膜附著性能好、制備工藝簡單等優(yōu)點,因此成為了制備ZnO薄膜的重要手段。本文采用射頻磁控濺射法,在玻璃襯底上制備了ZnO薄膜。通過改變?yōu)R射時間、濺射氣壓、濺射功率、襯底溫度、退火處理以及靶基距這六種濺射工藝參數(shù),研究它們對ZnO薄膜性能的影響。使用X射線衍射法(XRD)、掃描電鏡(SEM)、紫外可見光分光光度計、四探針測試儀、臺階儀等對樣品的結(jié)構(gòu)、形貌、厚度、光電特性進行了表征和分析。實驗表明,在濺射時間20min、濺射氣壓2.0Pa、濺射功率為125W、襯底溫度200℃、退火溫度400℃、靶基距70mm的工藝條件下制備的ZnO薄膜,其晶體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了明顯的擇優(yōu)取向現(xiàn)象,表面顆粒較大、致密性、平整性較好,即形成了結(jié)晶質(zhì)量比較好的薄膜;并且在此工藝條件下制備的ZnO薄膜厚度適中,薄膜透光率均在80%以上。隨著ZnO薄膜在不同器件上的廣泛應(yīng)用,如窗口材料、透明導電電極、光電子集成器件等,使得不同襯底材料對在其上制備的ZnO薄膜各性能的影響這一課題值得研究。本文在不同襯底材料(玻璃、PET、PI)上以相同的濺射工藝制備AZO薄膜,使用同上的檢測方法得出,在三種襯底材料上制備的AZO薄膜的透光率相差不多,均能達到80%以上。PI襯底上制備的AZO薄膜的方塊電阻最小。并且通過改變?yōu)R射功率、濺射氣壓、襯底溫度這三種濺射工藝參數(shù),研究它們對不同柔性襯底上AZO薄膜性能的影響。結(jié)果表明,當濺射功率為100W、濺射氣壓2.0Pa、襯底溫度100℃時,在PET襯底上制備的AZO薄膜,光電性能良好;當濺射功率為125W、濺射氣壓3.0Pa、襯底溫度150℃時,在PI襯底上制備的AZO薄膜,光電性能良好。
【關(guān)鍵詞】：磁控濺射 ZnO薄膜 AZO薄膜 襯底材料
【學位授予單位】：沈陽建筑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN304.21;TB383.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-15
• 第一章 緒論15-29
• 1.1 透明導電薄膜的概述15-18
• 1.1.1 薄膜的種類及性能15-16
• 1.1.2 氧化物膜系透明導電薄膜16-17
• 1.1.3 柔性襯底氧化物膜系透明導電薄膜17-18
• 1.2 ZnO的基本性質(zhì)與性能18-22
• 1.2.1 ZnO的晶體結(jié)構(gòu)18-20
• 1.2.2 ZnO的物理性質(zhì)20-21
• 1.2.3 ZnO的光學特性21
• 1.2.4 ZnO的電學特性21
• 1.2.5 ZnO的其他特性21-22
• 1.3 ZnO薄膜的制備方法22-24
• 1.3.1 物理氣相沉積法22
• 1.3.2 化學氣相沉積法22-23
• 1.3.3 濺射法23
• 1.3.4 分子束外延法23
• 1.3.5 真空蒸發(fā)法23-24
• 1.3.6 液相外延法24
• 1.3.7 溶膠-凝膠法24
• 1.4 ZnO薄膜的現(xiàn)狀24-26
• 1.4.1 國外研究進展24-25
• 1.4.2 國內(nèi)研究進展25-26
• 1.5 ZnO薄膜的應(yīng)用26-28
• 1.5.1 壓電器件26
• 1.5.2 光電器件26
• 1.5.3 傳感器26-27
• 1.5.4 壓敏元件27
• 1.5.5 紫外探測器27
• 1.5.6 太陽能電池27-28
• 1.6 本文的研究內(nèi)容28-29
• 第二章 薄膜的磁控濺射制備及其性能表征29-41
• 2.1 濺射鍍膜29-30
• 2.1.1 濺射鍍膜原理29
• 2.1.1.1 靶材的濺射29
• 2.1.1.2 濺射粒子的遷移29
• 2.1.1.3 濺射粒子在基片上成膜29
• 2.1.2 濺射鍍膜特點29-30
• 2.1.3 濺射鍍膜的分類30
• 2.2 磁控濺射鍍膜30-32
• 2.2.1 磁控濺射的原理30-32
• 2.2.2 磁控濺射的特點32
• 2.3 磁控濺射沉積系統(tǒng)的構(gòu)成32-33
• 2.4 磁控濺射制備薄膜的實驗材料與設(shè)備33-34
• 2.5 磁控濺射制備薄膜的實驗流程34-35
• 2.5.1 襯底的選擇34
• 2.5.2 襯底的清洗34-35
• 2.5.3 磁控濺射制備薄膜35
• 2.6 薄膜性能的表征方法35-41
• 2.6.1X射線衍射分析（XRD）35-36
• 2.6.2 掃描電子顯微鏡（SEM）36-37
• 2.6.3 紫外可見光分光光度計37
• 2.6.4 臺階儀37-38
• 2.6.5 四探針測試儀38-41
• 第三章 ZnO薄膜的制備及其性能研究41-63
• 3.1 濺射時間對ZnO薄膜性能的影響41-44
• 3.1.1 濺射時間對ZnO薄膜結(jié)構(gòu)的影響41-42
• 3.1.2 濺射時間對ZnO薄膜形貌的影響42-43
• 3.1.3 濺射時間對ZnO薄膜厚度的影響43
• 3.1.4 濺射時間對ZnO薄膜光學性能的影響43-44
• 3.2 濺射氣壓對ZnO薄膜性能的影響44-47
• 3.2.1 濺射氣壓對ZnO薄膜結(jié)構(gòu)的影響44-45
• 3.2.2 濺射氣壓對ZnO薄膜形貌的影響45-46
• 3.2.3 濺射氣壓對ZnO薄膜厚度的影響46-47
• 3.2.4 濺射氣壓對ZnO薄膜光學性能的影響47
• 3.3 濺射功率對ZnO薄膜性能的影響47-50
• 3.3.1 濺射功率對ZnO薄膜結(jié)構(gòu)的影響48
• 3.3.2 濺射功率對ZnO薄膜形貌的影響48-49
• 3.3.3 濺射功率對ZnO薄膜厚度的影響49-50
• 3.3.4 濺射功率對ZnO薄膜光學性能的影響50
• 3.4 襯底溫度對ZnO薄膜性能的影響50-54
• 3.4.1 襯底溫度對ZnO薄膜結(jié)構(gòu)的影響51-52
• 3.4.2 襯底溫度對ZnO薄膜形貌的影響52
• 3.4.3 襯底溫度對ZnO薄膜厚度的影響52-53
• 3.4.4 襯底溫度對ZnO薄膜光學性能的影響53-54
• 3.5 退火溫度對ZnO薄膜性能的影響54-57
• 3.5.1 退火溫度對ZnO薄膜結(jié)構(gòu)的影響54-55
• 3.5.2 退火溫度對ZnO薄膜形貌的影響55
• 3.5.3 退火溫度對ZnO薄膜厚度的影響55-56
• 3.5.4 退火溫度對ZnO薄膜光學性能的影響56-57
• 3.6 靶基距對ZnO薄膜性能的影響57-60
• 3.6.1 靶基距對ZnO薄膜結(jié)構(gòu)的影響57-58
• 3.6.2 靶基距對ZnO薄膜形貌的影響58-59
• 3.6.3 靶基距對ZnO薄膜的膜厚的影響59
• 3.6.4 靶基距對ZnO薄膜光學性能的影響59-60
• 3.7 本章小結(jié)60-63
• 第四章 不同襯底的AZO薄膜的制備及其性能研究63-73
• 4.1 不同襯底上AZO薄膜性能的影響63-66
• 4.1.1 不同襯底對AZO薄膜結(jié)構(gòu)的影響63-64
• 4.1.2 不同襯底對AZO薄膜形貌的影響64
• 4.1.3 不同襯底對AZO薄膜光學性能的影響64-65
• 4.1.4 不同襯底對AZO薄膜電學性能的影響65-66
• 4.2 濺射功率對柔性襯底上AZO薄膜性能的影響66-67
• 4.2.1 濺射功率對柔性襯底上AZO薄膜光學性能的影響66-67
• 4.2.2 濺射功率對柔性襯底上AZO薄膜電學性能的影響67
• 4.3 濺射氣壓對柔性襯底上AZO薄膜性能的影響67-69
• 4.3.1 濺射氣壓對柔性襯底上AZO薄膜光學性能的影響68-69
• 4.3.2 濺射氣壓對柔性襯底上AZO薄膜電學性能的影響69
• 4.4 襯底溫度對柔性襯底上AZO薄膜性能的影響69-71
• 4.4.1 襯底溫度對柔性襯底上AZO薄膜光學性能的影響70-71
• 4.4.2 襯底溫度對柔性襯底上AZO薄膜電學性能的影響71
• 4.5 本章小結(jié)71-73
• 第五章 結(jié)論73-75
• 參考文獻75-81
• 作者簡介81
• 作者在攻讀碩士學位期間發(fā)表的學士論文81-83
• 致謝83-84

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