直流磁控溅射制备ZAO透明导电薄膜及性能研究
透明导电薄膜材料的制备及其性能研究
透明导电薄膜材料的制备及其性能研究近年来，随着电子工业的不断发展，透明导电薄膜材料在各种电子器件中扮演着越来越重要的角色。
透明导电薄膜材料具有良好的导电性和透明性，可以应用于太阳能电池板、液晶显示器、触摸屏、电热器、电器剪、电子纸、智能玻璃等多个领域。
本文将介绍透明导电薄膜材料的制备方法和性能研究进展。
一、透明导电薄膜材料的制备方法1. 溅射法溅射法是制备透明导电薄膜的主要方法之一。
该方法的原理是将两种或多种金属制成薄膜，使它们在热点上扰动或冲击，使金属离子得到激发，进而形成等离子体。
随着副反应的发生，等离子体离子可以被加速至高速，直到它们撞击底部的晶体衬底。
这样，金属薄膜就被沉积在衬底上，并形成透明导电薄膜。
溅射法制备的透明导电薄膜具有良好的光学性能和电学性能，但成本较高。
因此，目前工业上生产透明导电膜的主要方法还是化学气相沉积法和溶液法。
2. 化学气相沉积法化学气相沉积法（CVD）是利用气相反应制备薄膜的一种方法。
它基于气态前体在固体表面发生化学反应的原理制备薄膜。
通过CVD方法制备透明导电薄膜可以在常温下进行，并且可以制备大面积的薄膜。
但CVD方法也有一些局限性，如在反应过程中如果选择不适当的前体，可能会导致副产物的生成，影响薄膜的生长质量，同时CVD方法的成本也较高。
3. 溶液法溶液法是一种利用透明导电涂料来制备透明导电薄膜的方法。
透明导电涂料是由透明导电材料和粘结剂等成分组成的溶液。
通过涂覆透明导电涂料到基板上，然后在一定的条件下制备透明导电薄膜。
该方法制备透明导电薄膜的过程简单易行，成本较低，是目前应用最广泛的制备透明导电薄膜的方法。
但是由于涂料的制备过程和涂覆的条件会对薄膜的质量产生影响，所以目前该方法的应用仍存在一定的局限性。
二、透明导电薄膜的性能研究进展1. 电学性能透明导电薄膜材料的电学性能是制备透明导电薄膜时需要考虑的最重要因素之一。
常用的评价指标包括电阻率和透过率等。
为了提高透明导电薄膜的电阻率，研究者通常采用掺杂法和合金化等方法来改善电学性能。
透明导电薄膜的制备及应用研究
透明导电薄膜的制备及应用研究随着电子信息技术的不断发展，透明导电薄膜作为电子元件中的重要材料，正在受到越来越多的关注和研究。
透明导电薄膜是一种特殊的材料，具有透光性和导电性，并且十分薄而均匀。
它的主要成分是针对不同应用的不同材料，如氧化铟锡（ITO）、氧化铟锡锌（ITO/IZO）等。
透明导电薄膜拥有广泛的应用领域，例如：液晶显示器、有机太阳电池、触摸屏、柔性显示器、LED照明等。
那么，如何制备透明导电薄膜，以及它的应用研究进展如何呢？一、透明导电薄膜的制备（一）氧化铟锡（ITO）氧化铟锡（ITO）是最早研究成功的透明导电膜材料之一，广泛应用于平面液晶显示器和触摸屏等领域。
常用的ITO制备方法有磁控溅射法、电子束蒸发法、直流磁阻式溅射法、激光溅射法、化学气相沉积法等。
其中，磁控溅射法是最常用的制备方法，产量高，膜质量好。
（二）氧化铟锡锌（ITO/IZO）氧化铟锡锌（ITO/IZO）作为新型的透明导电材料，其导电性能、透光性能和机械性能都优于传统的ITO材料。
常用的ITO/IZO制备方法有磁控溅射法、电子束蒸发法、直流磁阻式溅射法、激光溅射法、化学气相沉积法等。
其中，磁控溅射法仍然是最主要的制备方法。
（三）金属网格薄膜金属网格薄膜是一种新型的透明导电薄膜。
它使用了一种叫做纳米光学的技术，以及金属纳米颗粒的微观结构，制备出高性能的透明导电薄膜。
常用的制备方法有滚压印刷法、离子注入法、模刻蚀法等。
二、透明导电薄膜的应用研究进展（一）液晶显示器液晶显示器是透明导电薄膜的主要应用领域之一，透明导电薄膜为液晶显示器提供了能够传输电信号的材料基础。
随着显示器技术的不断发展，透明导电薄膜材料的要求也越来越高，能够满足透明度、电学性能、机械性能等方面的要求。
未来液晶显示器的发展，也将更加关注透明导电薄膜的材料改进和性能提升。
（二）LED照明LED照明是透明导电薄膜的另一大应用领域。
透明导电薄膜可以作为透镜、反射层、散热器等，为LED照明提供基础材料和构造。
实验三十六 磁控溅射法制备导电薄膜
实验三十六磁控溅射法制备导电薄膜实验名称：磁控溅射法制备导电薄膜实验项目性质：综合训练所涉及课程：薄膜电子材料与元器件，电子信息材料科学基础，真空技术基础计划学时：3学时一、实验目的1．了解真空的获得方法和测量技术；2．了解机械泵、分子泵工作原理和操作方法；3．掌握物理汽相沉积法制备薄膜材料的原理和方法；4．掌握磁控溅射镀膜机的操作方法。
二、实验原理1．真空的获得和测量见（实验一）2．磁控溅射法制备薄膜材料的原理溅射法是物理气相淀积薄膜的方法之一。
溅射法是利用带电离子在电场中加速后具有一定动能的特点，将离子引向欲被溅射的靶电极。
在离子能量合适的情况下，入射离子在与靶表面原子的碰撞过程中使靶原子溅射出来。
这些被溅射出来的原子将带有一定的动能，并沿一定方向射向衬底，从而实现了在衬底上的薄膜沉积。
表征溅射特征得参量主要有溅射阈值，溅射率，溅射原子的速度和能量等。
溅射阈值：采用溅射法制备的薄膜种类很多，所需要的靶材种类也很多。
对于每一种靶材，都存在一个能量阈值，低于这个值就不会发生溅射现象。
不同靶材其溅射阈值不同。
溅射率：它表示正离子轰击作为阴极的靶材时，平均每个正离子能从靶材上打出的原子数目，就是被溅射出来的原子数与入射离子数之比。
溅射率的大小与入射离子的能量、种类、靶材的种类，入射离子的入射角等因素有关。
溅射原子的能量和速度：溅射原子的平均逸出能量，随入射离子能量的增加而增加；在相同轰击能量下，原子逸出能量随入射离子质量线性增加；不同靶材具有不同的原子逸出能量，溅射率高的靶材料，原子平均逸出能通常较低。
具体溅射方式较多，例如直流溅射，射频溅射，磁控溅射，反应溅射，离子束溅射，偏压溅射等。
也可根据实际应用，将上述各种方法结合起来构成某种新方法，如将磁控溅射和反应溅射结合起来就构成磁控反应溅射，磁控射频溅射等。
磁控溅射技术作为一种沉积速率较高，工作气体压强较低的溅射技术具有其独特的优越性。
因为速度为V的电子在电场E和磁感应强度B的磁场中运动时，既受电场力的作用，又受洛仑兹力的作用，则电子的运动轨迹将是沿电场方向加速，同时绕磁场方向螺旋前进电子的运动路径由于磁场的作用而大幅度地增加，提高了与原子的碰撞几率，从而有效地提高了气体的离化效率和薄膜的沉积速率。
直流磁控溅射制备大面积AZO透明导电薄膜
第47卷第4期2010年7月真空VACUUMVol.47,No.4Jul.2010收稿日期：2010-02-05作者简介：郭杏元(1976-)，女，湖南省衡阳市人，博士*基金项目：中国博士后科学基金资助项目（20090450914）。
直流磁控溅射制备大面积AZO 透明导电薄膜*郭杏元1,2，许生1，曾鹏举2，谭晓华1，严松涛1，范垂祯1（1.深圳豪威真空光电子股份有限公司，广东深圳518057；2.深圳大学光电子学研究所，广东深圳518060）摘要：采用直流磁控溅射工艺于200℃的玻璃基板制备了大面积AZO 透明导电薄膜。
重点研究了样品晶体结构、方阻、可见光透过率、样品形貌等随其位置变化的情况。
研究表明，大面积AZO 薄膜的晶体结构、可见光透过率、样品形貌等随样品位置变化比较小，大面积AZO 样品均按C 轴取向生长，表面平整，晶粒尺寸为20nm 左右。
在本实验条件下获得的大面积AZO 薄膜方阻在86~110Ω/□范围内,方阻线性变动率为28%,样品电阻率为6.34~7.26×10-4Ω·cm ，可见光平均透过率均高于87%。
关键词：薄膜太阳能电池；大面积镀膜；掺铝氧化锌；磁控溅射中图分类号：TB32;TB43文献标识码：B文章编号：1002-0322（2010）04-0046-05Deposition of large-area AZO thin films by DC magnetron sputteringGUO Xing-yuan 1,2,XU Sheng 1,ZENG Peng-ju 2,TAN Xiao-hua 1,YAN Song-tao 1,FAN Chui-zhen 1(1.Shenzhen Hivac Vacuum Photo-Electronics Co.Ltd.,Guangdong,Shenzhen 518057,China;2.Institute of Optoelectronics,Shenzhen University,Shenzhen 518060,China)Abstract:Large -area AZO thin films have been deposited on glass substrate by DC magnetron sputtering at 200℃.Theeffect of sample spatial location on the structural,electrical,optical properties and morphology of the AZO thin films were investigated.It was found that all AZO thin films grow with c -axis orientation of the hexagonal ZnO phase normal to the substrate,the surface of AZO thin films are smooth,and the grain size is around 20nm.The sheet resistance of large -area AZO thin film obtained in the testing is in a range of 86~110Ω/□;change rating of sheet resistance is 28%;resistivity lies in 6.34~7.26×10-4Ω·cm;the average visible transmittance is higher than 87%.Key words:thin-film solar cell;large-area;aluminum doped zinc oxide (AZO);magnetron sputtering随着全球环境的日益恶化，气候变暖日益严峻，世界各国对绿色能源的开发与应用越来越重视。
柔性衬底直流磁控溅射ZnO基高性能透明导电薄膜的制备及性能研究
柔性衬底直流磁控溅射ZnO基高性能透明导电薄膜的制备及性能研究张涛;洪瑞金;张大伟;陶春先【摘要】采用直流磁控溅射法,以柔性PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)为基底,通过参数优化以求在室温下制备高性能ZnO/Ag/ZnO多层薄膜.实验中,使用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、紫外-可见分光光度计、四探针电阻测试仪等仪器分别对ZnO/Ag/ZnO多层薄膜的微观结构、表面形貌、透过率及方块电阻进行测试及表征.结果表明,随着Ag层厚度增加,薄膜方块电阻急剧下降,通过改变ZnO层厚度,可有效调节薄膜光学性能,随着ZnO层厚度增加,可见光区平均透过率先增大后减小.引入品质因子FTC作为评价指标可知,当依次沉积ZnO、Ag、ZnO厚度为50 nm、8nm、50 nm时,薄膜光电性能最佳,其在可见光平均透过率为82.3％、方块电阻为2.8 Ω/□、禁带宽度为3.332 eV.【期刊名称】《光学仪器》【年(卷),期】2018(040)002【总页数】8页(P77-84)【关键词】ZnO薄膜;磁控溅射;透明导电薄膜;光电特性【作者】张涛;洪瑞金;张大伟;陶春先【作者单位】上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093;上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093;上海理工大学上海市现代系统光学重点实验室,上海200093;上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093;上海理工大学上海市现代系统光学重点实验室,上海200093;上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093;上海理工大学上海市现代系统光学重点实验室,上海200093【正文语种】中文【中图分类】TU73引言掺铟锡氧化铟(ITO)薄膜是第一代透明导电氧化物薄膜(TCO)薄膜材料中最常用的材料之一。
但由于铟锡价格昂贵、资源短缺等缺点,其研究和应用受到了限制。
氧化锌(ZnO)薄膜因具有锌铝储量丰富、光电特性良好、材料无毒性、成本低廉等优点而成为ITO薄膜的最佳替代性材料之一,因此对ZnO薄膜的制备工艺及材料特性的相关研究成为科研工作者关注的热点。
直流磁控溅射制备透明导电ZAO薄膜退火处理时间的研究
２ １ ＳｉＴ ｃ． ｎｎ ． ０ ｃ ｅｈＥ ｇｇ １ ．
通 信 技 术
直 流磁 控 溅 射制 备透 明导 电 Ｚ Ｏ 薄膜 Ａ 退 火 处 理 时 问 的 研 究
史君 黛 杨 恢 东 黄 波 许 宝 玉 余 松
（ 暨南 大 学 信 息 与科 学 技 术 学 院 ， 州 ５ ０ ３ ） 广 １６ ２
摘
要 为 改进太 阳能薄膜 材料制备 工 艺， 利用 直流磁控 溅射 方法， 较高 氩气压 强——１ ． ａ下制备 出透 明导 电掺 铝 在 ２ ７Ｐ
Ｚ Ｏ （ Ａ 薄膜 ， ｎ Ｚ Ｏ） 并对其进行退 火处理 时间的研究。与其他研 究者 不 同， 利用 较高压强也制备 出高性能 Ｚ Ｏ薄膜 ， 且可以 Ａ 并 利用退火处理改善薄膜 的晶体结构 、 内应力 、 表面形貌 以及光 电性能。薄膜 的 电阻率 随着退火 时间的增加 而降低 ， 原位 沉 从
Ｍ Ｄ型 ｘ射 线衍射仪 分析 得到 ； Ｐ 薄膜表 面形 貌 由扫
描 电子显 微 镜 （ Ｅ 分 析得 到 ； Ｓ Ｍ） 采用 Ｓ Ｙ Ｏ —５型 双 电测 四探 针 测 试 仪 测 量 得 到 薄 膜 方 块 电 阻 ； 用 采
第一作者简介 ： 史君黛 （９ ４ ） 女 ， １８ 一 ， 江苏人 ， 硕士生 ， 研究方 向 ： 微
无 水 乙 醇 及 去 离 子 水 对 衬 底 进 行 超 声 清 洗 各 ｌ ５
薄 膜制备 方 法 方 面 ， 控 溅 射 法 具 有 设 备 简单 、 磁 成 本 低 、 操 作 、 积 时 衬 底 温 度 低 、 作 薄 膜 纯 度 易 沉 制 高、 致密性 好等 优 点 。因此 本 文 利用 直 流 磁控 溅 射 在 玻璃基 片衬 底 上制 备 出 Ｚ Ｏ薄 膜并 进 行 不 同时 Ａ 间的退火 ， 究 退 火 处 理 时 间对 薄膜 晶体 结 构 、 研 内 应 力 、 面形貌 、 电特性等 性能 的影 响。 表 光
透明导电薄膜的制备与性能研究
透明导电薄膜的制备与性能研究透明导电薄膜作为一种重要的功能材料，在电子技术和光电子领域具有广泛的应用前景。
随着科学技术的不断发展，透明导电薄膜的制备与性能研究也成为了一个备受关注的研究领域。
透明导电薄膜的制备方法多种多样，目前主要采用的方法包括物理气相沉积、溶液法、化学气相沉积等。
其中，物理气相沉积是一种常用的方法，通过蒸镀或磁控溅射等技术将金属薄膜或导电氧化物薄膜沉积在基底上。
溶液法则是将针对透明导电薄膜的材料溶解于有机溶剂中，通过涂覆或喷涂等方法将溶液均匀覆盖在基底上，待溶剂挥发后形成薄膜。
化学气相沉积则是通过化学反应将气相中的前驱物沉积在基底上。
透明导电薄膜的性能研究主要涉及其电学性能和光学性能。
其中，电学性能包括导电性能和电阻率等指标的研究。
透明导电薄膜所需的导电材料往往是导电性能较好的材料，如金属、导电聚合物、氧化物等。
通过调控材料组分和结构，可以提高透明导电薄膜的导电性能。
电阻率是评价透明导电薄膜导电性能优劣的重要指标，一般要求电阻率不低于一定程度。
因此，在制备过程中，需要结合具体应用，选择合适的材料和工艺来调控电阻率。
光学性能则是评价透明导电薄膜透明度和透射率的指标。
材料的透明度是指材料对光的透过程度，通常用透射率来表示。
透明导电薄膜通常要求具有高的透光性能，能够使光线穿透时减少能量损失。
为了提高透明导电薄膜的透射率，可以通过选择合适的材料、优化薄膜的结构和厚度等方法进行改善。
值得一提的是，透明导电薄膜的制备与性能研究不仅关乎材料的基础性能，也与应用的要求密切相关。
例如，在光电子领域中，透明导电薄膜常被应用于平板显示器、智能手机和太阳能电池等设备中。
在这些应用中，透明导电薄膜需要同时具备优异的导电性能和高透明性，以确保设备的正常运行。
因此，在透明导电薄膜的制备与性能研究中，要与实际应用需求相结合，寻求最佳的材料和工艺。
总之，透明导电薄膜的制备与性能研究是一个具有重要意义的研究领域。
透明导电ZnO -Al ( ZAO)纳米薄膜的性能分析
3 ZAO 薄膜的电学性能分析
电学性能分析主要有载流子浓度 n 、 霍尔迁移 率 μr 及电阻率 ρ,采用范德堡法测量薄膜载流子浓 度和霍尔迁移率 。 透明导电氧化物薄膜大多为 n 型半导体 , 薄膜 中载流子主要来源于氧缺位和替位掺杂 , 而薄膜中 各种散射机制决定了载流子的迁移率 ,因此 ,尽量减 少薄膜中散射中心的影响 , 从而有效提高薄膜中载 流子的迁移率 。ZAO 是透明导电氧化物半导体薄 膜 ,Al3 + 对 Zn2 + 的替代掺杂提供了一个电子 , 这是 载流子的主要来源 , 因而载流子浓度与 Al3 + 的含量 有关 。图 4 为 ZAO 薄膜电学性能与 Al 含量的关系 图 ,在一定薄膜厚度条件下 , 载流子浓度随 Al3 + 含 量的增加而增大 , 但随着 Al3 + 含量的增加 ,Al3 + 在 结晶成膜过程中形成的杂质散射中心随之增加 , 其 离化杂质散射居主导地位 , 同时结晶过程中晶体发
11
但不会完全消失 。从图 3 中对比看出 , 随着退火温 度的升高 ,衍射峰值的半高宽逐渐变窄 。其晶格常 数 c 可由式 ( 1) 估算 :
1
d ( hkl)
2
=
4 3
h + hk + k 2 a
2
2
+
l 2 c
( 1)
生晶格畸变 ,晶界散射也起一定的作用 ,这都会造成 迁移率有所下降 。因此 , ZAO 薄膜的电阻率的变化 不会无限地下降 ,作者制备得到 ZAO 薄膜的电阻率 最低为 415 × 10 - 4 Ω・ cm 。
式 ( 1) 中 d 是晶面间距 , 由 XRD 测试得到 。 把 ( hkl ) 用 ( 002) 代入得 : c = 2 d (002)
直流磁控溅射法制备高品质钛铝共掺杂氧化锌透明导电薄膜
・３９ ・ １
直 流磁 控 溅 射 法 制备 高 品 质钛 铝 共掺 杂 氧化 锌 透 明导 电薄膜
袁文峰 ， 王振环
（ 山东理工大学理学 院 ， 淄博 ２ ５ ４ ） ５ ０ ９
摘 要
利用直流磁 控溅射法在 室温水冷玻 璃衬 底上成 功制备 出高品质 的钛 铝共掺 杂氧 化锌 （ ＴＡＺ 透 明导 ０）
０ 引言
透明导电氧化物薄膜 （ Ｃ 在太 阳能电池 和液 晶显示 Ｔ Ｏ） 器等微 电子领域有着广泛的应用［ 。掺锡氧化铟透明导电 １ ］ 薄膜（ Ｏ 具有高的可见光透光率、 Ｉ ） Ｔ 红外反射率和低 的电阻
率 以及 良好 的力 学强 度 、 化学 稳定 性 、 耐磨 损 特性 ， 目前 应 是
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ Ｔｒ ｎ ｐ ｒｎ ｏ ｄ ｃｉ ， ｏｄ ｐ ｄＺ Ｏ ｈｎ ｆｍ ｓｗｉ ｉｈ ｔａ ｓ ａｅ ｃ ｎ ｅａ ｉｅｙｌｗ ｅ ａ ｓ ａｅ ｔｃ ｎ ｕ ｔ ＴｉＡ１ｃ － ｏ ｅ ｎ ｔ ｉ ｉ ｔ ｈｇ ｒｎ ｐ ｒｎ ｙａ ｄ ｒｌｔ ｌ ｇ ｎ ｌ ｈ ｖ ０ ｒ－
电薄膜 。． Ｄ研 究结果表 明， Ａ Ｏ薄膜 为具有 ｃ Ｘ Ｒ Ｔ Ｚ 轴择优 取向 的六角纤锌矿 结构的 多晶薄膜 ， 偏压 为一２Ｖ 时制 备 ０ 的厚度 为 ３５ ｍ的薄膜 的方块 电阻为 １．５ ／ ， ６ｎ ０ １１ 口 最小 电阻率为 ３ ７ ×１ ｎ・ ｍ， 有薄膜样 品在 ５０ ０ｎ ２ ．Ｏ Ｏ ａ 所 ０￣８０ｍ
的质量 比为 １０ １ Ｏ ９． ５ ． ５： ．Ｏ： ７９ 。
价格便宜 、 无毒 ， 很有可能成为 Ｉ Ｏ产品的替代品。适 当的 Ｔ 单元素掺杂能较大幅度地提高 Ｚ Ｏ薄膜的电学性能 ， Ａ 、 ｎ 如 ｌ Ｔ、 ａ ｉ 等元素的掺杂均能明显改善薄膜的电学性能， Ｇ 但薄膜
透明导电薄膜的制备方法及性能研究
透明导电薄膜的制备方法及性能研究透明导电薄膜是一种具有高透明度和导电性能的材料，广泛应用于电子显示器、太阳能电池和触摸屏等领域。
本文将介绍透明导电薄膜的制备方法及其性能研究进展。
一、化学合成法化学合成法是一种常用的制备透明导电薄膜的方法。
通过溶胶-凝胶法、电化学沉积法等技术可以制备出高质量的透明导电薄膜。
以溶胶-凝胶法为例，首先将适量的导电材料（如氧化锌、氧化铟锡等）与有机聚合物（如聚乙烯醇）溶解在有机溶剂中形成溶胶，然后通过旋涂、喷涂等方法将溶胶均匀涂覆在基材上，再通过热处理或紫外辐射交联使溶胶形成透明导电薄膜。
这种方法制备的透明导电薄膜具有优良的导电性能和透明度。
二、蒸镀法蒸镀法是一种传统的制备透明导电薄膜的方法。
该方法通过真空蒸发技术或磁控溅射技术在基材表面沉积金属或合金材料薄膜，形成具有导电性的透明膜层。
以氧化锌薄膜为例，通过真空蒸发技术可以得到高质量的透明导电薄膜。
然而，蒸镀法制备的透明导电薄膜存在薄膜粘附性较差、生长速率慢以及材料利用率低等问题。
三、柔性基材的应用在透明导电薄膜的制备中，柔性基材的应用具有重要意义。
传统的透明导电薄膜多采用玻璃等刚性材料作为基材，但刚性基材存在脆性和重量大的问题，不适用于柔性显示器等需要弯曲的电子器件。
因此，研究人员开始探索采用柔性基材制备透明导电薄膜。
例如，将透明导电薄膜沉积在聚合物薄膜上，可以得到柔性透明导电薄膜。
这种薄膜具有良好的柔韧性和可拉伸性，适用于弯曲形状的电子器件。
四、性能研究进展透明导电薄膜的性能研究主要涉及导电性能和光学性能两个方面。
导电性能是透明导电薄膜最重要的性能指标之一。
研究人员通过电阻率测试、霍尔效应等方法来评价透明导电薄膜的导电性能。
光学性能主要包括可见光透射率和反射率。
研究人员通过紫外-可见光光谱仪等设备来测量透明导电薄膜在可见光波段的透过率和反射率。
同时，还可以通过扫描电子显微镜、原子力显微镜等设备来观察透明导电薄膜的表面形貌和微观结构。
中频交流磁控溅射制备氧化锌铝(ZAO)薄膜的研究
关键词 ：Ｚ Ｏ薄膜 ； Ａ 磁控溅射；电阻率；透过率
中图分类号 ：０ ８； Ｇ ７． ４ ４４Ｔ １４ ４ ４
文献标识码：Ａ
文章编号 ：１０－２９２ １）１０ １－４ ０７９ ８（ ００－０５０ ０
ＡＩｄ ｐ ｄＺｎ （ ＡＯ） ｉ ｒｐ ｒｄｂ ｄ ｌ—ｒ ｑ ｅ ｃ ｔｒ ａｉｅ ａ ｎ ｔｏ ｐ ｔ ｒｎ — ｏ ｅ Ｏ Ｚ — Ｆ ｌ Ｐ ｅ ａ ｅ ｙＭｉｄｅ— ｅ ｕ ｎ ｙＡｌ ｎ ｔ ｇ ｅｒ ｎＳ ｕｔ ｉｇ ｍｓ ｆ ｅ ｖＭ ｅ
ＺＡＯ ｌ ｒ ｖ ｓｉａｅ ． ｅｒ ｓ ｌ ｈ ｗ ａ ｕ ｓｒｔ ｍｐ ｒｔｒ ｓ ｏ ｎ ｎ ａ ｔｒ ｏ ｃｏ ｔｕ ｔｒ ｎ ｌｃｒ ａ ｉ ｆ ｍｓｗｅｅｉ ｅｔ ｔｄ Ｔｈ ｅｕｔ ｓ ｏ ｔ ｔ ｂ ｔａｅｔ ｎ ｇ ｓ ｈ ｓ ｅ ｅａ ｅｉ ｄ ｍｉａ ｔ ｃｏ ｒ ｕ ａ ｆ ｆ ｍｉｒ ｓｒｃｕ ｅａ ｄｅｅ ｔｉ ｌ ｃ
Ｋｅ ｒ ： ｙ ｗｏ ｄｓ ＺＡＯ ｉ ｌ ； ａｎ ｔｏ ｐ ｔ ｒｎ ； ｅｉｔ ｉ ；ｒ ｎ ｍｉ ａ ｃ ｔ ｎｆ ｍｓ ｍ ｇ ｅｒｎｓ ｕｔ ｉｇ ｒ ｓｓｉ ｔ ｔ ｓ ｔ ｎ ｅ ｈ ｉ ｅ ｖｙ ａ
０ 引 言
透 明导 电薄膜 （ Ｃ Ｔ Ｏ）由于具有优 良的光 电特 性 ，已被广泛应 用于平面显示、太阳能 电池、光 电 及压 电器件 中Ｌ Ｊ 目前常 用氧 化物透 明导 电材 料 】。 。
ａ ｐ ｒ ｔ ｓａ ａ ｉ ｕ ｕ ｓｒ ｔ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｔ ｐ ｔ ｒ ｇ ｔ ＡＯ ｅ ａ ｃ ｔｒ ｅ ｓｉ ｉ ａ ｅ． ｈ ｆｕ ｎ ｅ ｆ ｕ ｓ ａｅ ｐ ａ ａ ｕ ｔ ｒｏ ｓ ｓ ｂ ｔａｅ ｔｍｐ ｒ ｔｒ ｓｗｉ ｓ ｕ ｔ ｉ ｖ ｈ ｅ ｎ ｗｏ Ｚ ｃ ｒ ｍｉ ａｇ ｔ ｎ ｔ ｓ ｐ ｒ Ｔ ｅ ｉ ｌ ｅ ｃ ｓｏ ｂ ｔ ｔ ｈ ｐ ｎ ｓ ｒ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｎ ｅ ｉｆｒ ｎ ｐ ｔ ｒｎ ｏ ｒａ ｐ ｒ ｔ ｓ ａ ｄ ｔｒ ｅｓ ｏ ｃ ｏ ｔｕ ｔ ｒ ，ｏ ｔ ａ ｎ ｌ ｃｒｃ ｌ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｆ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｕ ｄ ｒｄ ｆｅｅ ｔｓ ｕ ｔ ｉ ｇ ｐ ｗｅ ｐ ａ ａｕ ｎ ａ ｇ ｔ ｎ ｍｉｒ ｓ ｃ ｕ ｅ ｐ ｉ ｌ ｄ ｅｅ ｔ ａ ｒｏ ｍａ ｃ ｓｏ ｅ ｒ ｃ ａ ｉ ｐ
《磁控溅射法制备透明导电氧化物薄膜及其性能研究》
《磁控溅射法制备透明导电氧化物薄膜及其性能研究》一、引言随着现代电子技术的飞速发展，透明导电氧化物薄膜（TCO 薄膜）在平板显示、太阳能电池、触摸屏以及电磁波屏蔽等领域有着广泛的应用。
其性能的优劣直接关系到器件的电学、光学以及机械性能。
磁控溅射法作为一种重要的薄膜制备技术，因其高沉积速率、良好的膜层均匀性和优异的膜基结合力等优点，被广泛应用于TCO薄膜的制备。
本文将详细介绍磁控溅射法制备透明导电氧化物薄膜的工艺流程，并对其性能进行深入研究。
二、磁控溅射法原理及设备介绍磁控溅射法是一种物理气相沉积技术，其原理是在真空环境下，利用高能粒子轰击靶材，使靶材表面的原子或分子获得能量并溅射出来，最终沉积在基底上形成薄膜。
磁控溅射设备主要由真空系统、溅射靶材、基底加热装置、磁场系统和控制系统等部分组成。
三、透明导电氧化物薄膜的制备（一）材料选择与靶材制备在磁控溅射法制备TCO薄膜的过程中，选择合适的靶材是关键。
常用的靶材包括氧化锡（SnO2）、氟掺杂氧化锡（FTO）等。
这些靶材具有较高的电导率和可见光透过率，适合用于制备TCO 薄膜。
（二）工艺流程1. 基底准备：清洗基底表面，去除杂质和油脂，提高基底与薄膜的结合力。
2. 真空环境：将基底放入磁控溅射设备中，并抽至高真空环境。
3. 靶材选择与制备：根据需要选择合适的靶材并安装在设备上。
4. 溅射条件设置：根据靶材和基底材料，设置适当的溅射功率、气压和温度等参数。
5. 溅射过程：开始溅射，使靶材表面的原子或分子溅射出来并沉积在基底上形成薄膜。
6. 退火处理：为了提高薄膜的性能，可在一定温度下进行退火处理。
（三）工艺参数优化通过实验，优化磁控溅射法的工艺参数，如溅射功率、气压、温度等，以获得性能优异的TCO薄膜。
四、透明导电氧化物薄膜的性能研究（一）电学性能研究通过测量TCO薄膜的电阻率、载流子浓度和迁移率等参数，研究其电学性能。
分析不同工艺参数对电学性能的影响，为优化制备工艺提供依据。
《磁控溅射法制备透明导电氧化物薄膜及其性能研究》
《磁控溅射法制备透明导电氧化物薄膜及其性能研究》一、引言透明导电氧化物（TCO）薄膜作为一种具有优异光学性能和电学性能的材料，广泛应用于光电显示、太阳能电池等领域。
随着科技的发展，对TCO薄膜的性能要求日益提高，制备工艺的优化和性能研究显得尤为重要。
磁控溅射法作为一种常用的制备TCO薄膜的方法，具有制备工艺简单、薄膜质量高等优点。
本文将详细介绍磁控溅射法制备透明导电氧化物薄膜的工艺流程、实验方法及薄膜性能的研究。
二、磁控溅射法制备透明导电氧化物薄膜1. 实验材料与设备实验材料主要包括靶材（如氧化锡（SnO2）或氧化铟（In2O3）等）、基底（如玻璃或石英等）、溅射气体（如氩气等）。
实验设备主要包括磁控溅射镀膜机、真空泵等。
2. 实验方法（1）基底处理：将基底清洗干净，并进行预处理，以提高薄膜与基底的附着力。
（2）靶材制备：将靶材固定在磁控溅射镀膜机的靶位上。
（3）真空环境：将镀膜机腔体抽至高真空状态，以去除腔体内的杂质和气体。
（4）溅射镀膜：在磁控溅射镀膜机中，通过调节溅射功率、气体流量、基底温度等参数，实现TCO薄膜的制备。
三、薄膜性能研究1. 光学性能通过紫外-可见光谱仪测试TCO薄膜的透光率，分析薄膜的光学带隙、光学常数等性能。
同时，还可以通过SEM（扫描电子显微镜）观察薄膜的表面形貌，分析薄膜的光散射性能。
2. 电学性能采用四探针法或霍尔效应测试仪等设备测试TCO薄膜的电阻率、载流子浓度和迁移率等电学性能参数。
通过分析这些参数，可以评估TCO薄膜的导电性能和稳定性。
四、结果与讨论1. 实验结果通过磁控溅射法制备的TCO薄膜具有较高的透光率和较低的电阻率，满足光电显示、太阳能电池等领域的应用需求。
此外，薄膜的表面形貌良好，光散射性能较低。
在实验过程中，通过调整溅射功率、气体流量、基底温度等参数，可以实现对TCO薄膜性能的优化。
2. 结果讨论（1）溅射功率对TCO薄膜性能的影响：随着溅射功率的增加，薄膜的结晶性和致密度提高，从而提高了薄膜的透光率和导电性能。
《磁控溅射法制备透明导电氧化物薄膜及其性能研究》
《磁控溅射法制备透明导电氧化物薄膜及其性能研究》一、引言透明导电氧化物薄膜作为一种重要的功能材料，在光电、电磁、热学等领域具有广泛的应用。
近年来，随着科技的发展，透明导电氧化物薄膜的制备技术也在不断进步。
其中，磁控溅射法因其制备工艺简单、薄膜质量高、可重复性好等优点，成为制备透明导电氧化物薄膜的常用方法之一。
本文将详细介绍磁控溅射法制备透明导电氧化物薄膜的过程，并对其性能进行研究。
二、磁控溅射法制备透明导电氧化物薄膜2.1 实验材料与设备实验材料主要包括靶材（如氧化锡、氧化铟等）、基底（如玻璃、石英等）以及氩气等。
实验设备为磁控溅射镀膜机，该设备具有高真空度、高溅射速率、低损伤等特点。
2.2 制备过程（1）将基底清洗干净，放入磁控溅射镀膜机中；（2）将靶材安装在磁控溅射镀膜机的靶材托盘上；（3）将氩气通入磁控溅射镀膜机内，调整气压至合适范围；（4）开启磁控溅射镀膜机的电源，调节溅射功率和溅射时间；（5）当靶材表面开始发生溅射现象时，基底上的透明导电氧化物薄膜开始沉积；（6）在设定的时间结束后，关闭电源，停止溅射。
2.3 工艺参数优化在实验过程中，可以通过调整磁控溅射镀膜机的工艺参数（如溅射功率、溅射时间、工作气压等），来优化透明导电氧化物薄膜的制备过程。
在实验过程中，需要控制好各参数的配合关系，以获得最佳的薄膜质量和性能。
三、性能研究3.1 结构性能研究通过X射线衍射（XRD）技术对制备的透明导电氧化物薄膜进行结构分析。
通过XRD图谱可以确定薄膜的晶体结构、晶格常数等参数。
此外，还可以利用扫描电子显微镜（SEM）观察薄膜的表面形貌，分析薄膜的致密性和颗粒大小。
3.2 电学性能研究通过四探针法测量透明导电氧化物薄膜的电阻率、方块电阻等电学性能参数。
同时，还可以通过霍尔效应测试等方法研究薄膜的载流子浓度、迁移率等电学性质。
通过这些研究，可以评估薄膜的导电性能及其在器件中的应用潜力。
3.3 光学性能研究通过紫外-可见光分光光度计（UV-Vis）测量透明导电氧化物薄膜的光学性能参数，如透光率、反射率等。
ZAO透明导电薄膜的制备工艺与性能研究的开题报告
ZAOp/ZAO透明导电薄膜的制备工艺与性能研究的开题报告标题：ZAOp/ZAO透明导电薄膜的制备工艺与性能研究背景介绍：透明导电薄膜是一种具有广泛应用前景的材料，可以用于太阳能电池、液晶显示器、有机发光二极管等领域。
其中，氧化锌掺杂铝（ZnO：Al）透明导电薄膜是目前应用最广泛的一种。
但是由于掺杂的不均匀性和低温沉积等因素，ZnO：Al薄膜常常存在电学性能不稳定的问题，同时在可见光区的透过率也有待提高。
近年来，氧化锆掺杂锆（ZrO2：Zr）透明导电薄膜因具有较高的稳定性和可见光区较高的透过率等优点而得到了广泛研究。
此外，将ZrO2和ZnO：Al同时掺杂的ZAOp/ZAO复合透明导电薄膜也被认为具有潜在的应用价值。
因此，对于ZAOp/ZAO薄膜的制备工艺和性能研究具有重要意义。
研究内容和方法：本文将从ZAOp/ZAO复合透明导电薄膜的制备工艺和性能两个方面进行研究。
制备工艺研究：通过化学气相沉积（CVD）和磁控溅射（DC）两种方法制备ZAOp/ZAO复合透明导电薄膜，并对比它们的制备工艺，包括沉积温度、沉积时间、掺杂浓度、气体流量等因素对于薄膜结构和性能的影响，通过SEM、XRD、AFM等手段对薄膜的微观形貌和结晶结构进行分析。
性能研究：主要探究ZAOp/ZAO薄膜的电学性能和光学性能。
电学性能包括电阻率、载流子浓度和迁移率等，通过四探针法和霍尔效应测量样品表面的电学性能；光学性能包括透过率和发射率等，通过紫外-可见-近红外分光光度计和Ellipsometry仪器来测量薄膜的光学性能。
预期成果和意义：预计可以得到以下几个方面的成果：（1）探究ZAOp/ZAO薄膜的制备工艺，优化工艺参数，提高薄膜性能，增强其应用前景。
（2）通过对ZAOp/ZAO的电学性能和光学性能的研究，对它们的特性进行全面的认识，为其应用提供基础数据。
（3）扩展ZAOp/ZAO薄膜的应用范围，拓展氧化锌透明导电薄膜的研究领域。
磁控溅射AZO透明导电薄膜及其光电性能的研究
磁控溅射AZO透明导电薄膜及其光电性能的研究赵斌;唐立丹;梅海林;王冰【期刊名称】《电子元件与材料》【年(卷),期】2015(34)8【摘要】采用磁控溅射法在石英玻璃衬底上制备AZO薄膜。
利用X射线衍射仪、原子力显微镜、四探针测试仪和透射光谱仪等手段研究了衬底温度对AZO薄膜结构、形貌、光电性能的影响。
结果表明，所有的AZO薄膜均为纤锌矿结构且具有较好的c轴取向。
薄膜表面平整，晶粒约为55.56 nm。
随着衬底温度升高，薄膜电阻率先降低而后升高，当衬底温度为350℃时，电阻率最小，约为1.41×10–3Ω·cm，而且该薄膜具有较好的透光率，约为84%。
%AZO thin film was fabricated on quartz glass substrate using magnetron sputtering. The effects of substrate temperature on the structure, optical and electrical properties of AZO films were investigated by X-ray diffraction, atomicforce microscopy, four probe tester and transmission spectroscopy. Results show that all of AZO thin films possess the hexagonal wurtzite structure withc axis preferential orientation. These AZO films have flat surfaces and crystallite size of about 55.56 nm. With the increase of the substrate temperature, the resistivity of AZO thin films first decrease and then increase. When the substrate temperature is 350℃, the resistivity of AZO thin films has a minimum, which is about 1.41×10–3Ω·cm. The average transmittance of the AZO thin films on the glasses in the band of visible light is about 84%.【总页数】4页(P38-41)【作者】赵斌;唐立丹;梅海林;王冰【作者单位】辽宁工业大学材料学院，辽宁锦州 121000;辽宁工业大学材料学院，辽宁锦州 121000;辽宁工业大学材料学院，辽宁锦州 121000;辽宁工业大学材料学院，辽宁锦州 121000【正文语种】中文【中图分类】TN304.2【相关文献】1.AZO透明导电薄膜光电性能的研究进展 [J], 张程;代明江;石倩;代建清;2.粉末靶制备的AZO/Ag/AZO透明导电薄膜的光电性能 [J], 刘思宁;周艳文;吴川;吴法宇3.AZO透明导电薄膜的结构与光电性能 [J], 李金丽;邓宏;刘财坤4.磁控溅射制备AZO/Al/GLASS双层膜的光电性能研究 [J], 范丽琴5.磁控溅射沉积掺锡氧化铟透明导电薄膜的光电性能研究 [J], 钟志有;张腾;顾锦华;孙奉娄因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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Ｚ ＡＯ薄 膜具 有很 好 的可 见光 透 过性 ， 其 可 见 光透 射 率
在 ９ ０ 左 右 。同时 ， Ｚ ＡＯ 薄 膜 还 是 很 好 的 发 光 材
料 ］ ， 调 节材 料结 构可 发 出不 同波 长 的光 ， 以满 足不 同
领域 光 电器 件 的 需 求 。Ｚ ｎ Ｏ ：ＡＩ（ Ｚ Ａｏ） 更 是 被认 为 迄今 为 止最佳 Ｉ Ｔ Ｏ 薄 膜替代 品 。二 者 相 比 而言 ， Ｚ ＡＯ 薄膜 不仅 具有 与 Ｉ ＴＯ 可 比拟 的 电学 和光 学 特 性 ， 而 且 有储 量 丰富 、 易 于 制造 、 成 本 较低 、 无毒、 稳定性好 （ 特 别是 在 氢等 离 子体 中 ） 等 优 点口 ］ ， 使 其 在 太 阳 能 电池 、
１ 引 言
Ｚ ｎ Ｏ 及其 掺 杂 体 系 的 薄 膜 研 究 是 近 年 来 研 究 的 热点 ， 向Ｚ ｎ Ｏ 中掺入 的 Ａ１ 替位 Ｚ ｎ后就 产生 了一个 多 余 的价 电子 ， 因 此 掺 杂 Ａｌ 元 素 的结 果 是 增 加 了 净 电 子， 使Ｚ ＡＯ薄膜 具 有很 好 的导 电性 ＿ １ ］ 。此 外 ， Ｚ ＡＯ 薄 膜因其禁带宽度较 宽， 吸 收短 波 限 小 于 可 见 光 ， 使 得
数， 在普 通玻 璃衬 底上 制 备 了 Ｚ ｎ Ｏ： Ａ１ （ Ｚ Ａ０） 透 明导
百分 比 ２ Ｏ ， 退 火温度 ４ ０ ０ ℃， 获得 薄膜 样 品 最低 方 块 电阻 １ １ Ｑ ／ 口， 薄膜 具 有 最 好 的发 光 性 能 ， 适 合 作 为 薄
膜 太 阳电池 的透 明导 电 电极 。
的 晶体 结构 、 表 面形貌 、 光 电性 能进 行表 征 分 析 。通过
正 交分析 法得 出直流 磁 控 溅 射 法 制备 ｚ ＡＯ 薄 膜 的 最
佳 组 合 工 艺 为 基 片 温度 ２ ０ ０ 。 Ｃ， 溅射 功 率 ４ Ｏ Ｗ， 氧 流 量
及解 释 因素 之问 的 内在 联 系＿ １ 。借 助 数理 分 析 ， 通 过 较少 数 的几 次实 验 ， 即 能推 断 出最 好 的实 验 条 件 或 生 产工 艺 。本 文结 合正交 实 验表通 过 改变 直流 磁 控溅 射 制备 工艺 中的基 片温度 、 溅 射功 率 、 氧流量 百 分 比等 参
（ Ｚ ＡＯ） 透 明导 电薄 膜 。通过 Ｘ射 线 衍射 仪 （ ＸＲ Ｄ） 、 扫
描 电镜 （ Ｓ ＥＭ ） 、 荧光分 光光度 计 、 四 探 针 测 试 仪 对 样 品
中挑选 部分 有代 表 的 因素 进 行 实 验 ， 能 全 面地 考 察 各
因素 间的相互 关 系 、 量化 它 们 之 间 相互 影 响 的大 小 以
摘 要 ： 运 用直 流磁 控 溅 射 法 ， 采用 Ｚ ＡＯ 陶 瓷 靶 材
现 靶材 中毒 的弊病 。直 流磁控 溅射 制备 导 电率 良好 的 Ｚ ＡＯ 陶瓷靶 则 可 以同时 避免 这两 方 面 的弊 端 ］ 。磁 控 溅射 工艺 受 到 多方 面 因素 的影 响 ， 而 正 交 实验 设 计 是 研究 多 因素 多水 平 的一 种 设 计 方法 ， 利 用一 套 现 成
的规 格 化 的表 格—— 正 交 表 ， 根据 正 交 性 从 全 面 实 验
（ ＡＩ 。 ｏ。 相对含量 ２ （ 质量分数） ） ， 结 合 正 交 实验 表 通过 改 变制 备 工 艺 中的基 片温度 、 溅射 功 率 、 氧 流量 百
分 比等 参 数 ， 在普 通玻璃 衬底 上制备 得到 Ｚ ｎ Ｏ ：Ａｌ
关键词 ： Ｚ ＡＯ 薄膜 ； 直流 磁 控 溅 射 ； 正交实验 ； 光 电
性能 中图 分类 号 ： Ｏ４ ８ ４ 文 献标识 码 ： Ａ 文 章 编号 ： １ Ｏ ０ １ — ９ ７ ３ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ — ０ ｌ ３ ９ － ０ ４
电薄 膜 ， 研究 多 因 素相 互 制 约 对 薄膜 结 构 光 电性 能 的
影响。
２ 实 验
实验 设 备采 用 Ｊ Ｄ Ｌ Ｔ 一 １ ０ ０型 真空 多功 能 离子 表 面 冶金 及退 火联 合 溅 射 镀 膜 系 统进 行 直 流 磁 控溅 射 ， 选 用Ｚ ＡＯ 陶 瓷 靶 （ Ａｌ Ｏ。相 对 含 量 ２ （ 质量 分数 ） ） 。 实验 所 用 基 片 为 普 通 玻 璃 。工 作 气 压 保 持 在 ３× １ ０ 一Ｐ ａ ， 靶 与基 片距离 为 ５ ｃ ｍ， 溅 射 时 间为 ３ ０ ａｉ ｒ ｎ 。调 节基 底温 度为 ２ ５ ～２ ０ ０ ℃， 溅射 功率 为 ４ ０ ～８ ０ Ｗ， 溅射 气 氛 为氧 氩混 合气 体 ， 氧 流量 在 ０ ～２ Ｏ 调 节 变化 ， 退 火温 度 为 ３ ０ ０ ５ ０ ０ ℃ 。玻璃 基 片 经 过 了丙 酮 、 酒 精 和 去离 子水 的超 声波 清洗 。溅 射时 先进 行 １ ０ ｍｉ ｎ的预溅 射 以清除靶 材 表面 氧化 层和 杂质 。 采用 Ｄ ８ ＡＤ ＶＡＮｃ ｘ射线 衍 射仪 对 Ｚ ＡＯ 薄膜进 行 结 构分析 （ 辐 射源 为 Ｃ ｕ靶 Ｋａ线 ） ； 样 品的 表 面形貌 采用 Ｊ Ｓ Ｍ一 ６ ７ ０ ０ Ｆ场发 射扫 描 电镜 （ ｓ Ｅ Ｍ） 进 行 分析 ； 薄 膜 的 室温 光致 发光 谱 由 Ｆ ９ ７荧 光 分 光 光 度计 测 定 ； 利 用 普 通 四探 针 测试 仪测 定样 品 的电学性 质 。
陈小 焱 等 ： 直 流磁控溅射制备 Ｚ ＡＯ 透 明 导 电 薄膜 及 性 能 研 究
直流磁控溅射 制备 Ｚ ＡＯ 透 明导 电 薄膜 及 性 能 研 究
陈小焱 ， 王 臻 ， 丁雨 田
（ 兰 州理 工大 学 甘肃 省有 色金 属新 材料 省部 共 建 国家重 点实 验室 ， 甘肃 兰州 ７ ３