本文選題：H-AZO　切入點：薄膜　出處：《鄭州大學》2017年碩士論文

【摘要】：透明導電薄膜由于高透光和高電導的特性而被廣泛應(yīng)用于太陽能電池前電極、平板顯示、有機發(fā)光二極管等領(lǐng)域。錫摻雜氧化銦(ITO)薄膜是目前比較成熟的透明導電氧化物薄膜之一。但由于自然界In、Sn儲量少和ITO薄膜在氫等離子體中不穩(wěn)定等特點在一定程度上限制其應(yīng)用。相比于ITO薄膜,鋁摻氧化鋅(AZO)薄膜具有成本低、無毒、氫等離子體環(huán)境中穩(wěn)定等優(yōu)點,被認為是ITO薄膜最有可能的替代者。但是目前AZO薄膜的電導率與ITO薄膜還有一定的差距,最近理論和實驗研究表明:在AZO薄膜中摻入H可以提高薄膜的電導率。目前H-AZO薄膜的制備主要集中在射頻磁控濺射方法,而采用直流磁控濺射方法制備H-AZO薄膜的研究較少。因此本文采用直流磁控濺射技術(shù)制備H-AZO薄膜。另外H-AZO薄膜光電性能的穩(wěn)定性對于其在光電器件等方面的應(yīng)用來說是一個值得研究的課題。一、本文采用直流磁控濺射鍍膜技術(shù)制備H-AZO薄膜,研究H_2流量和襯底溫度對薄膜性能的影響。實驗結(jié)果如下:H_2流量對H-AZO薄膜性能的影響,(1)適量的H_2使H-AZO薄膜的(103)衍射峰峰強有所增加,平均晶粒尺寸增大,薄膜的晶化率有所提高。(2)H_2引入后,薄膜晶粒凝聚在一起,薄膜更加致密,表面出現(xiàn)了明顯的凹坑。(3)H_2的引入對H-AZO在可見光區(qū)域的透光率影響比較小,平均透光率保持在90%以上,H-AZO薄膜的光學帶隙值增加。(4)H_2的引入對AZO薄膜的電導率有顯著的提高,電阻率由1.5×10-3Ω?cm降低到4.69×10-4Ω?cm,主要原因歸結(jié)為載流子濃度的增加,由2.83×1020cm-3提高到7.68×1020cm-3。載流子濃度增加的原因是(ⅰ)H在AZO中以Hi和HO的形式摻入到AZO中增加載流子的濃度,扮演施主的角色。(ⅱ)H_2的引入促進了Al元素的摻雜。襯底溫度對H-AZO薄膜性能的影響,在襯底溫度100~200℃的變化范圍內(nèi),隨著襯底溫度的升高:(1)H-AZO薄膜的(103)衍射峰增強,平均晶粒尺寸最大,薄膜的結(jié)晶性提高。(2)薄膜的電阻率降低,在襯底溫度200℃時最低,電阻率為5.0×10-4Ω?cm,原因是隨著襯底溫度的升高,薄膜的晶化度提高,載流子遷移率增加。(3)薄膜在可見光區(qū)域的透光率提高,對薄膜光學帶隙沒有影響,光學帶隙值大約為3.8ev。二、將制備的優(yōu)質(zhì)H-AZO薄膜在真空環(huán)境中做退火處理,研究不同退火溫度對H-AZO薄膜光電性能熱穩(wěn)定性的影響。實驗結(jié)果表明:(1)200℃、300℃退火之后,H-AZO薄膜的電阻率基本保持不變,當退火溫度為400℃時,在退火0~120min時間內(nèi),H-AZO薄膜的電阻率由退火前的4.69×10-4Ω?cm升高到1.43×10-3Ω?cm;載流子濃度有顯著的降低,從退火前的7.7×1020cm-3減小到3.8×1020cm-3,電子的遷移率也有明顯的下降趨勢,從退火前的17.4 cm2/(V·S)減小到11.4 cm2/(V·S)。分析認為400℃退火薄膜電學性能惡化的原因是在退火的過程中Hi、HO的脫附使薄膜的載流子濃度減小;H-AZO薄膜遷移率的減小是由于H的脫附,薄膜的結(jié)晶性下降所導致。說明溫度低于300℃時,H-AZO薄膜的電學性能相對穩(wěn)定。(2)不同的退火溫度對H-AZO薄膜在可見光區(qū)域的透光率沒有影響,退火前后樣品的透光率保持在90%以上,400℃退火之后由于載流子濃度的下降使薄膜的光學帶隙值有所減小。(3)200℃退火之后,對薄膜的結(jié)晶性能影響比較小,而300、400℃退火之后,HAZO薄膜的結(jié)晶度有所下降。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：鄭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TB383.2

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