發(fā)布時間：2020-09-18 20:40

　　 透明導(dǎo)電氧化物(TCO)是半導(dǎo)體工業(yè)中非常重要的材料,因為它們具有優(yōu)異的光學(xué)和電學(xué)性能,已成功應(yīng)用于薄膜光伏太陽能電池,平板顯示器,觸摸屏和LED/OLED。目前使用最廣泛的透明導(dǎo)電氧化物材料是氧化銦錫(ITO),而且它具有極低的電阻率(10-4Ω·cm)和可見光區(qū)域的高透射率(90%)和高熱穩(wěn)定性。但是地球表面的銦資源嚴(yán)重不足,并且價格昂貴。因此,研發(fā)和制備新型透明導(dǎo)電氧化物薄膜迫在眉睫。本課題采用遠(yuǎn)源等離子體濺射設(shè)備在普通玻璃襯底和石英玻璃襯底以及單晶硅襯底上成功制備了兩種高性能的透明導(dǎo)電氧化物薄膜。然后對所制備出的透明導(dǎo)電薄膜樣品進(jìn)行了一些列表征。具體結(jié)論如下:1、鈮摻雜二氧化錫薄膜(1)分別通過調(diào)節(jié)鈮條寬度和氧氣流量來控制鈮的摻雜含量。當(dāng)鈮條和錫靶的面積比為3%,氧氣流量為4 sccm時,薄膜具有最低的電阻率4.2×10-3Ω·cm和較好透光性。此時的Nb的含量為3.5 at.%。(2)所有的沉積態(tài)薄膜均在室溫條件下生長,此時的薄膜結(jié)晶性差。隨著退火溫度的升高,薄膜的透光性逐漸提高,薄膜的導(dǎo)電性先提高后降低,在250℃時具有最低電阻率。2、鉭摻雜二氧化錫薄膜(1)通過調(diào)節(jié)Ar和O2的比例,來調(diào)節(jié)薄膜的光電性能。隨著氧氣比例的增加,薄膜的透光性逐漸提高,而薄膜的導(dǎo)電性降低,當(dāng)O2為1.5 sccm時,薄膜具有最好的電學(xué)性能。(2)通過對樣品進(jìn)行變溫霍爾測試發(fā)現(xiàn)在溫度為280℃時,薄膜的電阻率降到最低為2.0×10-3 Ω·cm。同時隨著退火溫度的升高,薄膜的透光性得到改善,經(jīng)過480℃退火之后,可見光范圍平均透過率達(dá)到91%左右。(3)為了進(jìn)一步提高薄膜的性能,在制備過程中對襯底進(jìn)行加熱至250℃,并將沉積所得到的薄膜在氫氬混合氣氛下進(jìn)行低溫退火30 min,當(dāng)退火溫度為280℃時,薄膜的電學(xué)性能最佳。
【學(xué)位單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TB383.2;TN304
【部分圖文】：

帶電粒子以及氣體分子相碰撞的幾率大大提高，氣體更容易被電離，Ａｒ＋在高壓逡逑電場加速作用下，和靶材撞擊使靶材表面的靶原子離開靶材飛向基底，并沉積逡逑在基底上形成薄膜［７５＿７６１，圖１．１所示為磁控濺射原理圖［１］。逡逑Ｉ邋－邋邐．．ｉ—．，．—￣Ｉ逡逑５邋—邐ｉ＂邋■邋Ｉ邋■邐，邐—邐Ｉ邋：Ｒｏｔａｒｙ邋ｓｕｂｓｔｒａｔｅ邋ｈｏｌｄｅｒ邋（ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ）逡逑？？邋？邐＼邋ｔ邐２：Ｓｕｂｓｌｒａｔｅ逡逑Ａｔ＊邋＾邋＼邋ｑ邋ｑ邋ｑ邐３：Ｔａｒｇｃｔ邋（ｃａｔｈｏｄｅ）逡逑＼邐＾邋Ａ逡逑ｗ邐４：Ｍａｇｎｅｔｉｃ邋ｆｉｅｌｄ邋ｃｏｉｌ逡逑■＾＂（ｉｒｏｕｉｕｌｉｎｇ逡逑圖１．１磁控濺射原理圖逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｔｈｅ邋ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｍａｇｎｅｔｒｏｎ邋ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ逡逑在１８４２年發(fā)現(xiàn)陰極濺射到二十世紀(jì)３０年代利用二極濺射沉積作為導(dǎo)電底逡逑底電極，之后又先后出現(xiàn)射頻濺射、三極濺射和磁控濺射技術(shù)，磁控濺射作為逡逑一種新型鍍膜技術(shù)，具有以下優(yōu)點(diǎn)：逡逑（１）

帶電粒子以及氣體分子相碰撞的幾率大大提高，氣體更容易被電離，Ａｒ＋在高壓逡逑電場加速作用下，和靶材撞擊使靶材表面的靶原子離開靶材飛向基底，并沉積逡逑在基底上形成薄膜［７５＿７６１，圖１．１所示為磁控濺射原理圖［１］。逡逑Ｉ邋－邋邐．．ｉ—．，．—￣Ｉ逡逑５邋—邐ｉ＂邋■邋Ｉ邋■邐，邐—邐Ｉ邋：Ｒｏｔａｒｙ邋ｓｕｂｓｔｒａｔｅ邋ｈｏｌｄｅｒ邋（ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ）逡逑？？邋？邐＼邋ｔ邐２：Ｓｕｂｓｌｒａｔｅ逡逑Ａｔ＊邋＾邋＼邋ｑ邋ｑ邋ｑ邐３：Ｔａｒｇｃｔ邋（ｃａｔｈｏｄｅ）逡逑＼邐＾邋Ａ逡逑ｗ邐４：Ｍａｇｎｅｔｉｃ邋ｆｉｅｌｄ邋ｃｏｉｌ逡逑■＾＂（ｉｒｏｕｉｕｌｉｎｇ逡逑圖１．１磁控濺射原理圖逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｔｈｅ邋ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｍａｇｎｅｔｒｏｎ邋ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ逡逑在１８４２年發(fā)現(xiàn)陰極濺射到二十世紀(jì)３０年代利用二極濺射沉積作為導(dǎo)電底逡逑底電極，之后又先后出現(xiàn)射頻濺射、三極濺射和磁控濺射技術(shù)，磁控濺射作為逡逑一種新型鍍膜技術(shù)，具有以下優(yōu)點(diǎn)：逡逑（１）

化學(xué)氣相沉積過程一般包括三步：產(chǎn)生揮發(fā)性物質(zhì)；氣態(tài)物質(zhì)發(fā)生逡逑分解或者與其他氣體發(fā)生反應(yīng)；在基底上沉積成膜。化學(xué)氣相沉積的原理圖如逡逑圖１．３所示。根據(jù)不同需要，化學(xué)氣相沉積分為常壓化學(xué)氣相沉積、低壓化學(xué)氣逡逑相沉積、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積等�；瘜W(xué)氣相沉積之所以被廣泛應(yīng)用于透逡逑明導(dǎo)電氧化物薄膜的制備是因為具有以下優(yōu)點(diǎn)：逡逑（１）

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本文編號：2822151