本文關(guān)鍵詞：HAZO透明導(dǎo)電薄膜在柔性襯底上的制備工藝及性能研究

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【摘要】：柔性襯底上制備的AZO薄膜在柔性顯示、柔性太陽能電池等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景,現(xiàn)已成為研究熱點(diǎn)。但由于柔性襯底質(zhì)地柔軟、不耐高溫,造成柔性襯底上AZO薄膜結(jié)晶質(zhì)量差且容易開裂,嚴(yán)重影響其導(dǎo)電性能;另外,導(dǎo)電性好的AZO薄膜中載流子濃度過高,這會明顯降低薄膜在近紅外區(qū)域的透過率。針對以上問題,本論文利用磁控濺射方法,通過摸索最佳濺射功率、采用多次成膜工藝、往濺射氣氛中通入H2及引入緩沖層等方式,大幅提高了AZO薄膜的導(dǎo)電性能;同時,以PET襯底上HAZO薄膜為例,研究了薄膜的附著力、熱穩(wěn)定性及其在近紅外區(qū)域的透過性等與其實(shí)際應(yīng)用直接相關(guān)的性能。最終成功在柔性襯底上制備出了光電性能達(dá)到實(shí)際應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的HAZO薄膜。考慮到濺射功率對AZO薄膜電阻率的影響非常顯著,且高功率會使柔性襯底發(fā)生翹曲、變形,所以首先對濺射功率條件進(jìn)行探索。結(jié)果表明,PET和PMMA上制備的AZO薄膜分別在70、80 W條件下取得最低電阻率,分別為4.19×10-3Ω·cm、2.08×10-3Ω·cm;鑒于電阻率仍然偏高,且XRD顯示兩種襯底上制備的薄膜分別在80、90 W時具有最佳結(jié)晶質(zhì)量,但此時柔性襯底已受熱翹曲、變形,表面薄膜也已開裂,導(dǎo)電性能較差,透光性有所降低;我們采用多次成膜工藝在PET和PMMA襯底上制備AZO薄膜。當(dāng)功率分別為80、90 W,間斷4次,間斷時間為5 min時,獲得的薄膜結(jié)晶質(zhì)量最好且無開裂現(xiàn)象,薄膜中VZn、Oi等受主缺陷較少,此時兩者的電阻率分別降至2.47×10-3Ω·cm和9.50×10-4Ω·cm;同時,薄膜透光性得到提高,例如:80 W條件下PET襯底上制備的AZO薄膜,其可見光區(qū)平均透過率由單次鍍膜時的80.53%增加到5次鍍膜時的87.13%。為進(jìn)一步降低柔性襯底上AZO薄膜電阻率,我們選擇往濺射氣氛中通入H2,采用多次成膜法制備HAZO薄膜。隨氫氣比例的增加,薄膜的電阻率降低,當(dāng)氫氣比例為4%時,兩種柔性襯底表面的HAZO薄膜電阻率最低,分別為8.03×10-4Ω·cm和7.56×10-4Ω·cm。通入氫氣后薄膜電阻率降低的主要原因是H鈍化了薄膜中VZn、Oi、吸附氧、懸掛鍵等受主類缺陷,削弱了受主的補(bǔ)償和散射作用,從而提高了薄膜的導(dǎo)電性能。H鈍化受主的方式包括形成VZn-Hn復(fù)合體、吸附氧脫附和Oi逸出等。在以上制備工藝基礎(chǔ)上,我們又引入了高阻AZO緩沖層,阻擋了水汽對薄膜的影響,提高了薄膜的結(jié)晶質(zhì)量,使PET和PMMA表面HAZO薄膜電阻率降至6.93×10-4Ω·cm和6.48×10-4Ω·cm。通氫對薄膜在可見光區(qū)的透過率影響不大,但加入緩沖層后薄膜的透過率會降低。最后,我們測試了PET上HAZO薄膜(用含2 wt.%Al2O3的AZO靶材制備)的附著性能和熱穩(wěn)定性,這兩項指標(biāo)與商用ITO/PET薄膜的數(shù)值非常接近,基本達(dá)到可應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn);針對薄膜中載流子濃度過高(1021/cm3),導(dǎo)致其在近紅外區(qū)域透過率較低的情況,我們選用1 wt.%Al2O3的AZO靶材制備HAZO薄膜,在電阻率依然保持在10-4Ω·cm數(shù)量級的條件下,使載流子濃度由2.13×1021/cm3降低至8.32×1020/cm3,同時載流子遷移率由5.56 cm2/V·s上升至7.28 cm2/V·s,薄膜在近紅外區(qū)域的透過率得以提高。
【關(guān)鍵詞】：柔性襯底 多次成膜工藝 HAZO薄膜 緩沖層 近紅外透過
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(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3-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-21
• 1.1 ZnO基本結(jié)構(gòu)及光電性質(zhì)11-14
• 1.1.1 ZnO晶體結(jié)構(gòu)11-12
• 1.1.2 ZnO光學(xué)性質(zhì)12-14
• 1.1.3 ZnO電學(xué)性質(zhì)14
• 1.2 ZnO薄膜性質(zhì)及應(yīng)用14-15
• 1.3 AZO透明導(dǎo)電薄膜性質(zhì)及應(yīng)用15-17
• 1.4 HAZO透明導(dǎo)電薄膜性質(zhì)及應(yīng)用17-18
• 1.5 柔性襯底主要種類及性質(zhì)18-19
• 1.6 論文研究內(nèi)容及意義19-21
• 第2章 薄膜的制備方法及表征手段21-31
• 2.1 射頻磁控濺射21-23
• 2.1.1 磁控濺射工作原理21-22
• 2.1.2 磁控濺射設(shè)備簡介22-23
• 2.2 薄膜性能測試及表征23-29
• 2.2.1 X射線衍射儀23-24
• 2.2.2 掃描電子顯微鏡24-25
• 2.2.3 表面輪廓儀25-26
• 2.2.4 分光光度計26-27
• 2.2.5 光致發(fā)光光譜儀27
• 2.2.6 霍爾效應(yīng)測試儀27-28
• 2.2.7 納米壓痕儀28-29
• 2.3 薄膜制備工藝29-31
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)原材料29-30
• 2.3.2 薄膜制備過程30-31
• 第3章 柔性襯底表面AZO薄膜的制備工藝及其光電性能31-47
• 3.1 濺射功率對柔性襯底表面AZO薄膜性能的影響31-41
• 3.1.1 濺射功率對AZO薄膜結(jié)構(gòu)的影響31-33
• 3.1.2 濺射功率對AZO薄膜表面形貌和生長速率的影響33-35
• 3.1.3 濺射功率對AZO薄膜電學(xué)性能的影響35-37
• 3.1.4 濺射功率對AZO薄膜透光性能的影響37-41
• 3.2 多次成膜工藝對柔性襯底表面AZO薄膜性能的影響41-46
• 3.2.1 多次成膜工藝對AZO薄膜結(jié)構(gòu)的影響42-43
• 3.2.2 多次成膜工藝對AZO薄膜表面形貌和生長速率的影響43-44
• 3.2.3 多次成膜工藝對AZO薄膜電學(xué)性能的影響44-45
• 3.2.4 多次成膜工藝對AZO薄膜透光性能的影響45-46
• 3.3 本章小結(jié)46-47
• 第4章 柔性襯底表面HAZO薄膜的制備工藝及其光電性能47-59
• 4.1 H_2比例對柔性襯底表面HAZO薄膜性能的影響47-53
• 4.1.1 H_2比例對HAZO薄膜結(jié)構(gòu)的影響47-49
• 4.1.2 H_2比例對HAZO薄膜表面形貌和生長速率的影響49-50
• 4.1.3 H_2比例對HAZO薄膜電學(xué)性能的影響50-52
• 4.1.4 H_2比例對HAZO薄膜透光性能的影響52-53
• 4.2 緩沖層厚度對柔性襯底表面HAZO薄膜性能的影響53-58
• 4.2.1 緩沖層厚度對HAZO薄膜結(jié)構(gòu)的影響55-56
• 4.2.2 緩沖層厚度對HAZO薄膜表面形貌的影響56
• 4.2.3 緩沖層厚度對HAZO薄膜電學(xué)性能的影響56-57
• 4.2.4 緩沖層厚度對HAZO薄膜透光性能的影響57-58
• 4.3 本章小結(jié)58-59
• 第5章 柔性襯底表面HAZO薄膜應(yīng)用性能研究59-73
• 5.1 HAZO薄膜的附著力性能59-62
• 5.2 HAZO薄膜的熱穩(wěn)定性能62-65
• 5.3 HAZO薄膜的近紅外區(qū)域透過性能65-71
• 5.4 本章小結(jié)71-73
• 第6章 結(jié)論及展望73-75
• 6.1 結(jié)論73-74
• 6.2 展望74-75
• 參考文獻(xiàn)75-81
• 致謝81-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果82

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 劉金剛;倪洪江;郭遠(yuǎn)征;宋勇志;楊士勇;;柔性顯示器件用聚酰亞胺基板的研究與應(yīng)用進(jìn)展[J];精細(xì)與專用化學(xué)品;2014年09期

2 宋秋明;呂明昌;譚興;張康;楊春雷;;H/Al共摻雜對ZnO基透明導(dǎo)電薄膜光電性質(zhì)和晶體結(jié)構(gòu)的影響[J];發(fā)光學(xué)報;2014年04期

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本文編號：908735