本文關(guān)鍵詞：AZO透明導(dǎo)電薄膜的制備及性能研究

  更多相關(guān)文章： AZO薄膜 TCO 磁控濺射 化學(xué)水浴沉積 光電性能

【摘要】：目前市場上透明導(dǎo)電薄膜(TCO)產(chǎn)品,主要以有SnO_2、In2O_3、ITO(In_2O_3:Sn)、FTO(SnO_2:F)、AZO(ZnO:Al)等,也包括多元薄膜材料如ZnSnO_3、CdSb_2O_5等。因ITO和FTO具有良好的光電性能和良好的熱穩(wěn)定性,使之成為TCO領(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛的材料。但其主要成分In是稀有金屬材料,制備成本較高,使得應(yīng)用受到一定的限制。因AZO具有與ITO薄膜相媲美的光電特性,并且成分無毒性,資源豐富,在氫等離子體中具有更加穩(wěn)定的性質(zhì),使得AZO薄膜顯現(xiàn)出了極其廣闊的市場前景。因此,近年來國內(nèi)外AZO薄膜的研究越來越多。本實驗采用磁控濺射法和化學(xué)水浴法制備了AZO薄膜。利用磁控濺射法在鈉鈣玻璃上直接濺射AZO薄膜,討論了襯底溫度、濺射時間和退火溫度對AZO薄膜的微觀結(jié)構(gòu)和光電性能的影響機制;探討了晶種誘導(dǎo)成膜機制機理,為CBD法制備AZO薄膜提供了理論指導(dǎo)依據(jù);化學(xué)水浴法是在有磁控濺射制備的AZO晶種層襯底上沉積生長的AZO薄膜,探討了水浴溫度、水浴p H值和Al摻雜濃度對AZO薄膜的微觀形貌、結(jié)晶狀態(tài)和光電性能的影響。實驗結(jié)果表明:磁控濺射法制備的AZO薄膜,襯底溫度和濺射時間都能對其光電性能產(chǎn)生較大的影響。在一定的范圍內(nèi),當(dāng)襯底溫度和濺射時間分別增加時,AZO薄膜的光透過率和電阻率都呈現(xiàn)相同的變化趨勢,均先增加后降低。通過濺射法得到的AZO薄膜均具有六方鉛鋅礦結(jié)構(gòu),且沿c軸(002)晶面擇優(yōu)生長。實驗表明,沉積具有最佳光電性能的AZO薄膜的工藝條件為:襯底溫度200℃,濺射時間90min。退火能夠改變AZO薄膜當(dāng)中的缺陷態(tài)密度,同時使薄膜的表面光滑平整,且致密均勻,在退火溫度為400℃退火2h小時后薄膜的綜合光電性能最佳;化學(xué)水浴法沉積的AZO薄膜呈現(xiàn)六方柱態(tài)排列。水浴溫度對薄膜的微觀形態(tài)影響非常大,90℃為不同形態(tài)的溫度分界點。85℃時薄膜微觀形貌由長度為500nm左右的片狀晶花組成,90℃以上溫度薄膜均呈柱狀生長。同時,水浴pH值對薄膜的均勻性和致密度影響很大。結(jié)果表明,弱酸性(7.0p H6.0)水浴環(huán)境下,更有利沉積高致密度、均勻和大晶粒的AZO薄膜。
【關(guān)鍵詞】：AZO薄膜 TCO 磁控濺射 化學(xué)水浴沉積 光電性能
【學(xué)位授予單位】：大連工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-11
• 第二章 文獻綜述11-18
• 2.1 ZnO薄膜12-14
• 2.2 AZO薄膜的制備工藝14-16
• 2.2.1 磁控濺射法14
• 2.2.2 化學(xué)氣相沉積法14-15
• 2.2.3 噴霧熱分解法15
• 2.2.4 溶膠—凝膠法15
• 2.2.5 脈沖激光沉積法15-16
• 2.2.6 分子束外延法16
• 2.3 AZO薄膜的應(yīng)用16-17
• 2.3.1 透明導(dǎo)電薄膜16
• 2.3.2 太陽能電池16-17
• 2.4本文的研究內(nèi)容、目的和意義17-18
• 第三章 實驗方法和分析表征18-26
• 3.1 實驗藥品和儀器18-20
• 3.2 清洗襯底20
• 3.3 磁控濺射法制備AZO薄膜20-22
• 3.3.1中頻磁控濺射原理20-21
• 3.3.2中頻磁控濺射法制備AZO薄膜工藝流程21-22
• 3.4 化學(xué)水浴法(CBD)制備AZO薄膜22-24
• 3.4.1 化學(xué)水浴法原理22-23
• 3.4.2 化學(xué)水浴法過程23-24
• 3.5 實驗測試方法24-26
• 3.5.1 物相結(jié)構(gòu)分析24
• 3.5.2 微觀形貌分析24-25
• 3.5.3 光學(xué)性能分析25
• 3.5.4 電學(xué)性能分析25-26
• 第四章 結(jié)果與討論26-64
• 4.1 磁控濺射法制備AZO薄膜26-41
• 4.1.1 磁控濺射AZO薄膜的沉積過程分析26-27
• 4.1.2 襯底溫度對AZO薄膜的影響27-33
• 4.1.3 濺射時間對AZO薄膜的影響33-36
• 4.1.4 退火溫度對AZO薄膜的影響36-41
• 4.2 水浴法制備AZO薄膜41-64
• 4.2.1 晶種層的制備47-49
• 4.2.2 水浴溫度對AZO薄膜的影響49-53
• 4.2.3 水浴pH值對AZO薄膜的影響53-59
• 4.2.4 Al摻雜濃度對AZO薄膜的影響59-64
• 第五章 結(jié)論64-66
• 參考文獻66-70
• 致謝70-71
• 附錄 作者攻讀碩士期間發(fā)表的論文及成果71

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本文編號：850504