磁控溅射AZO薄膜表面形貌的探讨与优化
磁控溅射对薄膜附着力的影响_概述及解释说明
磁控溅射对薄膜附着力的影响概述及解释说明1. 引言1.1 概述随着科学技术的不断发展，薄膜材料的制备和应用在各个领域中起到了至关重要的作用。
而通过磁控溅射技术来制备薄膜已经成为一种常见且有效的方法。
然而，薄膜的附着力是影响其性能和稳定性的关键因素之一。
因此，深入研究磁控溅射对薄膜附着力的影响机理以及优化策略具有重要意义。
1.2 文章结构本文将围绕磁控溅射技术对薄膜附着力的影响进行系统论述，并结合实验验证和数据分析，解释结果差异的原因。
具体而言，本文分为五个主要部分：引言、磁控溅射技术概述、影响薄膜附着力的因素分析、实验验证与数据分析以及结论与展望。
1.3 目的本文旨在全面阐明磁控溅射技术对于薄膜附着力方面所产生的影响，并深入探讨影响因素的机理。
通过实验验证和数据分析，我们将尽力揭示磁控溅射下薄膜附着力变化的规律，并提出优化策略。
最终，期望为相关领域的科研工作者提供有益的参考和指导，推动薄膜制备技术在更广泛的应用中发挥更大的作用。
2. 磁控溅射技术概述：2.1 原理介绍：磁控溅射技术是一种常用的物理气相沉积技术，主要用于制备薄膜材料。
其原理是在真空条件下，通过施加外加磁场和高能粒子轰击靶材表面，使得靶材中的原子或分子离开靶面并沉积在衬底上形成薄膜。
利用这种方法可以制备出均匀、致密且具有优异性能的薄膜。
2.2 工艺参数与薄膜附着力关系研究：磁控溅射工艺的参数对最终薄膜的质量和性能有很大影响。
诸如气体种类、压力、功率、溅射时间等参数都会影响到溅射过程中产生的离子束特性以及靶材表面和溅射沉积层之间的相互作用。
在进行磁控溅射时，合适选择和调节这些工艺参数可以优化沉积层的结构和性能，并且提高薄膜附着力。
2.3 典型应用领域：磁控溅射技术在许多领域有广泛应用。
其中包括但不限于光电子器件、集成电路、光学薄膜、传感器和太阳能电池等。
这种技术可以制备具有高透明性、低反射率、优异导电性以及耐腐蚀性的材料，满足不同领域对薄膜材料的需求。
加工篇：浅析磁控溅射制备AZO薄膜技术及影响因素
浅析磁控溅射制备AZO薄膜技术及影响因素 Study on technology and influencing factors of AZO film Made byMagnetron sputtering Method辛崇飞 何立山信义玻璃控股有限公司技术中心 广东东莞 523935摘 要 本文从磁控溅射原理、靶材与镀膜方式的选择等方面阐述了AZO 膜的制备方法，探讨了影响AZO 薄膜电学性能的因素及变化规律、AZO 薄膜的光学特征及其影响因素，对于AZO 薄膜商业化面临的问题给出了作者的看法。
Abstract The principle of magnetron sputtering, and coating methods of target selection and the AZO film preparation methods is introduced in the paper, the impact factors of electrical properties and optical characteristics of AZO films are discussed, the author’s ideas of factors to be faced with for the commercialization are given in the end. 关键词 磁控溅射 AZO 薄膜 电学性能 光学性能Key words magnetron sputtering; AZO film ;electrical properties; optical properties1 前言能源对全球经济发展和社会进步起着举足轻重的作用。
在石油、煤炭、天然气等化石能源日益枯竭、价格骤升的背景下，能源替代、由化石能源向可再生能源转变将是一个历史趋势。
太阳能由于其清洁、易获取的特性日益受到各国的青睐，其中的薄膜电池由于具有弱光响应好、成本低、对于能源的消耗低等优点，更是受到广泛的关注。
磁控溅射法制备ZnO薄膜的研究
磁控溅射法制备ZnO薄膜的研究何五九佳木斯大学材料科学与工程学院黑龙江省佳木斯市 154007 摘要：采用直流反应磁控溅射的方法，通过改变溅射功率、改变工作压强、改变衬底温度以及退火处理等方法，在玻璃衬底上制备ZnO薄膜，衬底上预先渡有透明的ITO导电薄膜，因此制备的样品可以直接作为阳极荧光屏用于场发射平板显示器。
通过X射线衍射法、扫描电镜及原子力显微镜对样品的结构、形貌特性进行了测试，利用场发射、荧光光谱仪对样品的阴极射线发光特性和光致发光进行了测试和分析。
研究了ZnO薄膜的结构状况、成分、点缺陷浓度等因素与其发光特性之间的关系，找到制备较好薄膜的实验条件，实验表明，在溅射功率为150W、工作压强为4Pa、衬底温度为250度及进行退火处理的条件下，生成的薄膜颗粒比较大、比较致密、平整度较好，即容易生成结晶质量比较好的薄膜，而高的结晶质量和一致的c轴取向性观察到有好的紫外光及蓝绿光发射，薄膜对光的透过率一般在80%以上，是比较好的透明薄膜。
同时，在上述较好的实验条件下，分别以N2、NH3作为掺杂剂，对氧化锌进行p型掺杂，结果发现在用NH3为掺杂剂时，有氮元素的掺入但不稳定。
对于稀磁性半导体材料的研究，基于氧化锌的研究比较少，尝试了掺钒氧化锌薄膜的制备，结果表明钒元素成功的被掺入氧化锌薄膜，但其磁性的研究需要进一步探索。
关键词：氧化锌、磁控溅射、场发射平板显示、光致发光、掺杂、稀磁性Magnetron sputtering of ZnO thinfilms prepared by the researchHEWujiuJiamusi university school of materials science and engineering Jiamusi in HeiLongjiangprovince.154007Abstract: using dc reactive magnetron sputtering method, by changing the sputtering power, changing the pressure of work, change the substrate temperature and annealing treatment methods, such as the preparation of ZnO thin films on glass substrate, substrate in advance crossing the ITO transparent conductive films, so the preparation of the sample can be directly used as anode screen in field emission flat panel display. By X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (sem) and atomic force microscope structure, the morphology characteristics of samples were tested, using field emission and fluorescence spectrometer cathode ray emitting characteristics of samples and light luminescence were tested and analyzed. Studied the condition of ZnO thin film structure, composition and the concentration of point defects and their luminescence properties, the relationship between the preparation to find a better film experimental conditions, the experimental results show that the sputtering power is 150 w, workpressure is 4 pa, the substrate temperature is 250 degrees and annealing processing conditions, the generated film particles is larger, more dense, flatness is better, that is easy to generate the crystal quality of a good film, and the crystallization of high quality and consistent c axis orientation is observed to have good ultraviolet light and blue green light emission, film light transmittance is in commonly 80%, is a better transparent film. At the same time, in the better experimental conditions, respectively with N2, NH3 as dopant, to p-type doped zno, found that when using NH3 as the doping agent, nitrogen doped but not stable. For dilute magnetic semiconductor materials research, based on the research of zinc oxide is less, try the vanadium doped ZnOthin film preparation, the results show that the success of vanadium element was doped zno thin film, but its magnetic studies need further exploration.Keywords:zinc oxide, magnetron sputtering, field emission display, photoluminescence, doping, dilute magnetic目录一、引言1.1、显示技术及其发展1.2、平板显示材料的研究及其应用进展1.3、稀磁性半导体材料研究进展二、理论基础2.1、ZnO的性质及应用2.1.1、ZnO的基本性质2.1.2、ZnO的应用2.2、ZnO薄膜的制备及掺杂2.2.1、ZnO薄膜的制备2.2.2、ZnO的掺杂2.2.3、ZnO的稀磁性2.3、ZnO薄膜发光机理的研究2.3.1、光电显示呢材料的分类2.3.2、材料发光的基本原理2.3.3、阴极射线激发材料的发光过程2.3.4、ZnO薄膜发光机理的研究2.4、ZnO薄膜的应用前景三、实验及测试方法3.1、溅射镀膜3.1.1、溅射镀膜的工作原理3.1.2、溅射镀膜的特点3.1.3、溅射镀膜的分类3.2、磁控溅射镀膜3.2.1、磁控溅射的原理3.2.2、磁控溅射的特点3.3、直流反应磁控溅射实验仪器及操作3.3.1、设备的主要技术参数3.3.2、设备的构成3.3.3、仪器的操作规程3.4、测试方法3.4.1、结构分析3.4.2、形貌分析3.4.3、场致发光测试3.4.4、光致发光测试3.4.5、光吸收谱测试四、实验及结果分析4.1、溅射功率对ZnO薄膜的影响4.1.1、溅射功率对ZnO薄膜的结构的影响4.1.2、溅射功率对ZnO薄膜的形貌的影响4.1.3、小结4.2、工作压强对ZnO薄膜结构特性的影响4.2.1、工作压强对ZnO薄膜结构特性的影响4.2.2、工作压强对ZnO薄膜形貌结构的影响4.2.3、工作压强对ZnO薄膜场致发光的影响4.2.4、工作压强对ZnO薄膜的影响光致发光的影响 4.2.5、工作压强对ZnO薄膜吸收谱的影响4.2.6、小结4.3、衬底温度对ZnO薄膜的影响4.3.1、衬底温度对ZnO薄膜结构特性的影响4.3.2、衬底温度对ZnO薄膜的形貌结构影响4.3.3、衬底温度对ZnO薄膜场致发光的影响4.3.4、衬底温度对ZnO薄膜光致发光的影响4.3.5、小结4.4、退火处理对ZnO薄膜的影响4.4.1、退火处理对ZnO薄膜结构特性的影响4.4.2、退火处理对ZnO薄膜的形貌结构影响4.4.3、退火处理对ZnO薄膜场致发光的影响4.4.4、退火处理对ZnO薄膜吸收谱的影响4.4.5、小结4.5、ZnO薄膜掺杂4.5.1、N2作为掺杂剂的掺杂4.5.2、NH2作为掺杂剂的掺杂4.5.3、小结4.6、ZnO薄膜的稀磁性研究4.6.1、掺V的ZnO薄膜的制备4.6.2、对掺V的ZnO薄膜的测试分析4.6.3、小结五、结论六、参考文献一、引言1.1、显示技术及其发展知识经济时代就是以知识的生产、传播和应用为社会发展动力的时代，知识传播速度将成为社会和经济发展的关键因素。
AZO薄膜的制备及性能研究
华中科技大学硕士学位论文
decreased at first, and then increased and the lowest resistivity could be obtained at 0.3Pa. The resistivity increased with the increase of O2 pressure.
20090501
华中科技大学硕士学位论文
摘要
Al 掺杂的 ZnO(AZO)薄膜作为一种新兴的半导体光电材料，不仅具有高电导率， 可见光范围的高透过率，而且储量丰富，价格低廉，在氢等离子体中稳定性好，现 已成为替代 ITO 薄膜的首选材料。本文采用实验室自制的超高密度的 AZO 陶瓷靶材， 运用射频磁控溅射法制备了 AZO 薄膜，用 XRD、SEM、四探针测试仪、紫外-可见 分光光度计对薄膜的性能进行表征和分析，研究了不同的工艺参数对薄膜结构，形 貌，电学，光学性能的影响，并试探性的研制了 AZO/ ZnO、ITO/ AZO 复合薄膜。 主要结论如下：
薄膜的电阻率随着基底温度的增加而降低，温度大于 450℃后，电阻率又增加。 随着溅射时间的增加，薄膜的电阻率降低，这是由于薄膜厚度增加，晶粒长大，晶 界散射降低，迁移率提高。薄膜的电阻率随着溅射功率的增加而减小，这是由于功 率的增加可以同时增加载流子浓度和迁移率。随着靶基距的增加，薄膜的电阻率增 加，这是因为靶基距的增加减少了溅射离子与其他粒子的碰撞，从而降低了溅射产 率和粒子能量；但是靶基距过小会增加薄膜的电阻率。电阻率随气压的增加先减后 增，在 0.3Pa 时具有最低的电阻率。随着氧分压的增加，薄膜的电阻率升高。
The insertion of ZnO layer can effectively improve the crystallinity of AZO thin films and the crystallinity became better with the increase of AZO and ZnO thickness. The conductivity and transmittance of AZO/ ZnO increased with the thickness of ZnO increased. The ITO/ AZO film gained good conductivity. With the increasing sputtering time of AZO, the resistivity and transmittance of ITO/ AZO decreased. The lowest resistivity of ITO/ AZO was 1.27×10-4Ω·cm. Keywords：AZO thin films, magnetron sputter, sputtering parameters, photoelectric
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。
磁控溅射镀膜技术及优化分析研究
磁控溅射镀膜技术及优化分析研究1.引言磁控溅射（Magnetron Sputtering）是一种常用的物理气相沉积技术，可以制备高品质的薄膜。
它通过在磁控场下使稀薄金属目标离子化并沉积在基板上，具有快速、高效、低污染等优点，因此被广泛应用于制备各种表面功能材料。
这里我们着重介绍磁控溅射镀膜技术及其优化分析研究。
2.磁控溅射的原理和过程磁控溅射过程包含三个基本步骤：离子化、传输和沉积。
首先，磁场作用下的电子冲击稀薄金属目标表面，将一部分表面金属原子振落成离子态，然后在电场的作用下加速离子朝向基板移动，最终被基板上的靶材料吸收。
离子运动的路径和能量分布决定了最终沉积膜的性质，如晶格结构、厚度、均匀性和微观结构等。
3.磁控溅射的工艺参数与影响因素磁控溅射的激发电压、压力、热阴极温度、磁场强度和方向等工艺参数，对薄膜的成分、微观结构、均匀性和物理性能等有着重要的影响。
其中磁场强度和方向对离子轨道和能量分布的影响最为显著。
通过调整这些参数，可以改变薄膜的结构和性能，如提高膜的比强度和耐腐蚀性等。
4.磁控溅射膜的优化技术为了获得高质量的磁控溅射膜，除了优化工艺参数外，还需改善目标和基板表面的清洁度和结构。
在磁控溅射过程中，金属目标表面被电子轰击而产生高温低压等条件，易继发成氧化、碳化、质量杂质等问题，从而降低薄膜质量。
因此，采用高纯度的靶材料和基板，进行必要的清洗和处理等表面预处理是非常重要的。
5.结论随着现代材料科学技术的不断发展，磁控溅射在各种性质表面材料制备方面有着广阔的应用前景。
通过对磁控溅射镀膜技术及其优化分析研究，我们可以更好地理解它的工作原理和优化方法。
同时，该技术在电子、光电子器件、光学器件、机械、化学、生物和医学领域也有着广泛的应用前景。
磁控溅射法制备薄膜材料综述
磁控溅射法制备薄膜材料综述材料化学张召举摘要薄膜材料的厚度是从纳米级到微米级，具有尺寸效应，在国防、通讯、航空、航天、电子工业等领域有着广泛应用，其有多种制造方法，目前使用较多的是溅射法，其中磁控溅射的应用较为广泛。
本文主要介绍了磁控溅射法的原理、特点，以及制备过程中基片温度、溅射功率、溅射气压和溅射时间等工艺条件对所制备薄膜性能的影响。
关键字磁控溅射；原理；工艺条件；影响正文薄膜是指尺度在某个一维方向远远小于其他二维方向，厚度可从纳米级到微米级的材料，由于薄膜的尺度效应，它表现出与块体材料不同的物理性质，有广泛应用。
薄膜的制备大致可分为物理方法和化学方法两大类。
物理方法主要包括各种不同加热方式的蒸发，溅射法等，化学方法则包括各种化学气相沉积（CVD）、溶胶-凝胶法（sol-gel）等。
溅射沉积法由于速率快、均一性好、与基片附着力强、比较容易控制化学剂量比及膜厚等优点，成为制备薄膜的重要手段。
溅射法根据激发溅射离子和沉积薄膜方式的不同又分直流溅射、离子溅射、射频溅射和磁控溅射，目前多用后两种。
本文主要介绍磁控溅射制备薄膜材料的原理及影响因素。
磁控溅射是70年代迅速发展起来的新型溅射技术，目前已在工业生产中实际应用。
这是由于磁控溅射的镀膜速率与二极溅射相比提高了一个数量级。
具有高速、低温、低损伤等优点。
高速是指沉积速率快；低温和低损伤是指基片的温升低、对膜层的损伤小。
1974年Chapin发明了适用于工业应用的平面磁控溅射靶，对进人生产领域起了推动作用。
磁控溅射基本原理磁控溅射是20世纪70年代迅速发展起来的一种高速溅射技术。
对许多材料，利用磁控溅射的方式溅射速率达到了电子术蒸发的水平，而且在溅射金属时还可避免二次电子轰击而使基板保持冷态，这对使用怕受温度影响的材料作为薄膜沉积的基板具有重要意义。
磁控溅射是在磁场控制下的产生辉光放电，在溅射室内加上与电场垂直的正交磁场，以磁场来改变电子的运动方向，电子的运动被限制在一定空间内，增加了同工作气体分子的碰撞几率，提高了电子的电离效率。
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。
磁控溅射掺铝氧化锌(AZO)薄膜及其在多晶硅太阳电池上的应用的开题报告
磁控溅射掺铝氧化锌(AZO)薄膜及其在多晶硅太阳电池上的应用的开题报告一、研究背景与意义全球能源需求迅猛增长的情况下，可再生能源的应用逐步得到重视。
太阳能作为最常见的可再生能源形式之一，其应用也在不断地发展壮大。
多晶硅太阳电池作为商业上最常见的太阳能电池，其效率也在不断地提高。
其中，通过在多晶硅太阳电池表面涂覆一层透明导电膜可以提高其效率。
作为新型透明导电膜材料，掺铝氧化锌(AZO)因其独特的光电性能和显著的透明度而备受关注。
磁控溅射技术是制备高质量AZO膜的有效方法之一。
因此，本研究旨在使用磁控溅射技术制备高质量AZO薄膜，并将其应用于多晶硅太阳电池中，以提高其效率。
二、研究内容与目标本研究的主要内容包括以下几个方面：1. 使用磁控溅射技术制备高质量AZO薄膜2. 对制备的AZO薄膜进行结构、光学和电学性能表征3. 将制备的AZO薄膜应用于多晶硅太阳电池表面，并对太阳电池的光电性能进行测试本研究的目标在于：1. 研究磁控溅射制备高质量AZO薄膜的影响因素和制备技术2. 通过对所制备的AZO薄膜进行表征，获得其结构、光学和电学性能的基础数据3. 研究应用于多晶硅太阳电池后，AZO薄膜对太阳电池效率的提升程度，为深入开发太阳电池提供参考。
三、研究方法本研究采用的研究方法主要包括以下几个方面：1. 利用磁控溅射技术制备AZO薄膜，并对薄膜进行优化和改进。
2. 采用各种表征手段，例如X射线衍射、紫外-可见吸收光谱、扫描电子显微镜和原子力显微镜等，对AZO薄膜进行表征，获得其结构、光学和电学性能。
3. 制备多晶硅太阳电池，并将其表面涂覆AZO薄膜。
通过测试其光电性能，并与未涂覆AZO薄膜的太阳电池进行比对，评估AZO薄膜对太阳电池性能提升的作用。
四、研究进展与计划目前，本研究已经进展至制备AZO薄膜的阶段，完全掌握了磁控溅射工艺，并对影响薄膜质量的关键参数进行优化和改进。
下一步将进行AZO薄膜的表征工作，评估其结构、光学和电学性能。
AZO靶材的制备与镀膜应用研究
AZO靶材的制备与镀膜应用研究AZO靶材是一种由铟、锌和氧三种元素组成的材料，具有优异的电学和光学性能，广泛应用于太阳能电池、显示器件等领域。
为了实现其有效的应用，AZO靶材的制备和表面修饰十分重要。
本文将探讨AZO靶材的制备工艺以及其在薄膜太阳能电池和显示器件方面的应用研究。
AZO靶材的制备主要有物理蒸发、磁控溅射和化学气相沉积等方法。
其中，磁控溅射是最常用的方法之一、该方法通过将银靶和氧化锌靶放在真空室中，通过氩气的离子轰击使靶材产生蒸发，最终沉积在基底上形成薄膜。
磁控溅射方法制备的AZO靶材具有高纯度、致密度高以及成本低等优点，因此被广泛应用于各种器件中。
AZO靶材的表面修饰对其性能的提升和应用起着重要的作用。
常见的表面修饰方法包括激光退火、离子注入和溅射气氛控制等。
激光退火是一种常用的表面修饰方法，可以使AZO靶材的晶体结构得到调控，进而改善其光学和电学性能。
离子注入可以在AZO靶材表面形成电子致密层，提高其导电性能。
溅射气氛控制可以调节沉积薄膜的氧化程度，影响AZO靶材的光学性能。
这些表面修饰方法可以根据具体的应用需求进行选择和组合，从而达到最优的效果。
在薄膜太阳能电池方面，AZO靶材常用作透明电极材料。
其高导电性和良好的透明性使其成为取代常用的氧化铟锡(ITO)的理想候选材料。
通过将AZO靶材制备成透明电极，可以有效提高太阳能电池的光电转换效率。
此外，AZO靶材还可以用于制备钙钛矿太阳能电池的透明电极和电子传输层，提高钙钛矿太阳能电池的性能和稳定性。
在显示器件方面，AZO靶材可用于制备多种类型的显示器件，如有机发光二极管(OLED)。
在OLED中，AZO靶材可用作透明电极材料，并可通过合适的表面修饰方法提高其导电性能和透光性能，从而提高OLED的性能和稳定性。
此外，AZO靶材还可用于制备其他类型的显示器件，如柔性显示器和无线电频率识别(RFID)等，为显示技术的应用和发展提供了有力的支持。
磁控溅射台镀膜形貌及均匀性改善研究
收稿日期:2021-03-22磁控溅射台镀膜形貌及均匀性改善研究解晗，张春胜，申强(中国电子科技集团公司第五十五研究所,江苏南京210016)摘要:针对目标磁控溅射台通孔结构侧壁覆盖能力差、镀膜均匀性差(8%左右)的问题进行设备优化改造;通过结构优化,其在高深宽比结构上的镀膜能力显著提升;同时将各类金属镀膜的均匀性指标提升至3.5%左右,提高金属薄膜性能可靠性,满足了工艺上各种高深宽比加工工艺的要求。
关键词:溅射;自偏压;均匀性;结构优化中图分类号:TN305.92文献标志码:A文章编号:1004-4507(2021)02-0008-05Study on Coating Morphology and UniformityImprovement of Sputter SystemXIE Han ，ZHANG Chunsheng ，SHEN Qiang(The 55th Research Institute of CETC ，Nanjing 210016，China )Abstract:This paper aims at solving some problems of the target machine (refers to sputter system)，of which the side wall coverage ability and coating uniformity is poor ，by structure optimization and transformation.The coating capacity of the machine on high aspect ratio structure is significantly improved.The uniformity index of metal coating is increased from 8%to 3.5%，which improves the performance reliability of the metal film and meets the requirements of various high aspect ratio coating processes.Key words:Sputter ；Self-bias voltage ；Uniformity ；Structure optimization具备偏压功能的磁控溅射设备可以实现背孔互连工艺，该工艺是实现芯片各金属层、键合晶圆间互连的一种技术。
磁控溅射方法制备薄膜的应用研究
磁控溅射方法制备薄膜的应用研究摘要：本文从磁控溅射的定义、优势以及应用三方面论述了磁控溅射方法制备薄膜，主要阐明了磁控溅射方法在实验领域的研究及制备薄膜的优势所在。
关键词：磁控溅射；镀膜；沉积1.磁控溅射概述薄膜可定义为：按照一定的需要，利用特殊的制备技术，在基体表面形成厚度为亚微米至微米级的膜层。
二维伸展的薄膜由于具有特殊的成分、结构和尺寸效应因而使其获得三维材料所没有的性质，同时又很节约材料，所以非常重要。
现在薄膜的应用已经扩大到各个领域，薄膜产业迅速崛起，如塑料金属化制品、建筑玻璃镀膜制品、光学薄膜、集成电路薄膜、液晶显示器、刀具硬化膜、光盘等等，都有了很大的生产规模。
具体的薄膜制备方法很多，常用的有物理气相沉积（Physical Vapor Deposition CVD）、化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition CVD）、电镀等等。
物理气相沉积是在真空条件下，利用各种物理方法，将镀料气化成原子、分子，或离子化为离子，直接沉积到基体表面的方法，主要包括真空镀膜、溅射镀膜、离子镀膜等；化学气相沉积是把构成薄膜元素的一种或几种化合物、单质气体供给基体，借助气相沉积作用或在基体表面上的化学反应生成要求的薄膜，主要包括常压化学气相沉积、低压化学气相沉积和兼有CVD和PVD 两者特点的等离子化学气相沉积等；电镀是指在含有欲镀金属的盐类溶液中，以被镀金属为阴极，通过电解作用，使镀液中欲镀金属的阳离子在基体金属表面沉积出来，形成镀层的一种表面加工方法。
1.1.溅射原理在真空室内，利用荷能粒子轰击靶材表面，通过粒子的动量传递打出靶材中的原子及其他粒子，并使其沉积在基体上形成薄膜的技术。
磁控溅射可实现大面积快速沉积，几乎所有金属、化合物、介质均可做靶，镀膜致密度高，附着性好。
1.2.磁控溅射的分类溅射技术的成膜方法很多，具有代表性的有直流（二级、三级或四级）溅射、磁控（高温低速）溅射、射频溅射、反应溅射、偏压溅射等。
本底真空度对磁控溅射法制备AZO 薄膜的影响
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
本底真空度对磁控溅射法制备AZO 薄膜的影响
采用直流磁控溅射方法在平板玻璃基体表面沉积AZO 薄膜，研究了本底真空度对薄膜厚度、方块电阻以及在300～1100nm 波长范围内透过率的影响。
结果表明：薄膜的方块电阻和透过率随本底真空度的提高而降低，厚度随
本底真空度的提高而增加；本底真空度较低时，其变化对薄膜的厚度、方块电
阻和透过率的影响较大，随着本底真空度的增加，影响程度逐渐降低。
透明氧化物导电薄膜(TCO)具有高的紫外光吸收率、可见光透过率、红外
光反射率及低的电阻率，被广泛应用于太阳电池、显示器透明电极、触控面板
和热辐射屏蔽(LOW-E)等领域。
近年来，氧化锌基薄膜由于具有与
1、实验
采用JGP450 型磁控溅射设备制备AZO 薄膜。
靶材是含1.5%(质量分数) 氧化铝的AZO 陶瓷靶，基体是透明的平板玻璃，溅射气体是纯度为99.99%的
氩气。
磁控溅射工艺参数为：靶基距90mm，溅射功率1kW，溅射时间10min。
溅射前打开真空室，在大气中暴露2h 后，将清洗并吹干的基体放入其中，开始抽真空，在本底真空度分别为2.0 乘以10-3，4.0 乘以10-3，6.0 乘以10-3，8.0 乘以10-3 Pa 的条件下，制备四个样品。
沉积薄膜前先进行10min 的预溅射过程，以清洁靶材表面存在的毛刺、油污等。
用ST-21 型方块电阻测试仪(广州四探针科技公司)测试薄膜的方块电阻，用lambda950 型分光光度计(美国PerkinElmer 公司)测试薄膜的透过率，用dektak150 型探针式表面轮廓仪(美国VEECO 公司)测试薄膜厚度。
2、结果与分析。
射频磁控溅射沉积铝掺杂氧化锌薄膜的研究
射频磁控溅射沉积铝掺杂氧化锌薄膜的研究杨立;冯金晖;徐睿;王赫;乔在祥【摘要】采用射频磁控溅射法沉积铝掺杂氧化锌(ZnO∶Al,简称AZO)薄膜,研究了本底压强、溅射功率以及沉积时间对AZO薄膜光电性质的影响,优化了该层薄膜的沉积工艺.研究结果表明,在尽可能低的本底压强下,采用适中的溅射功率(500 W),制备出厚度约为500 nm的AZO薄膜,其电阻率达到5×10-4Ω·cm,可见光范围内的平均透过率达到82.7％.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2015(039)008【总页数】3页(P1682-1684)【关键词】铝掺杂氧化锌薄膜;射频磁控溅射;导电性;透过率【作者】杨立;冯金晖;徐睿;王赫;乔在祥【作者单位】中国电子科技集团公司第十八研究所重点实验室,天津300384;中国电子科技集团公司第十八研究所重点实验室,天津300384;中国电子科技集团公司第十八研究所重点实验室,天津300384;中国电子科技集团公司第十八研究所重点实验室,天津300384;中国电子科技集团公司第十八研究所重点实验室,天津300384【正文语种】中文【中图分类】TM914在薄膜太阳电池中，透明导电层作为电池的上电极，为电池收集电流，并保持尽可能透明，起到使有效光子进入电池活性层的作用。
因此透明导电层不但要具有良好的导电性，还要具有优良的有效波段的光透过率[1]。
目前研究最多并得到应用的透明导电薄膜有In2O3∶Sn(ITO)[2]、掺杂ZnO薄膜 (包括ZnO∶Al(AZO)薄膜、ZnO∶Ga(ZGO)薄膜、ZnO∶B(ZBO)薄膜)[3]等。
其中，ITO薄膜由于价格昂贵、有污染、易受到氢等离子体的还原作用、透过率不够高等因素，正逐步被掺杂ZnO薄膜代替。
掺杂ZnO薄膜原料易得，成本低，容易实现掺杂，靶材制备工艺相对简单，性能稳定。
而掺杂ZnO薄膜中AZO薄膜研究最为广泛，国际上很多研究机构将其作为CIGS薄膜太阳电池透明导电层，电池的光电转换效率已经达到21.7%[4]。
磁控溅射ZnO薄膜的成核机制及表面形貌演化动力学研究
（;） （4）
式中 0 - 为常数 * # 与粗糙度指数" 的关系为 ) (， " # （# ’ 1 ） 式中 1 为线扫描维数 +
: 1 实验结果及讨论
$ " # " %&’ 薄膜的成核过程分析 （ &-- ） 和 D/ （ &&& ） 表面 ABC 分析表 明， <8= 在 D/ 有着类似的生长行为 + 图 & 是 不 同 沉 积 时 间 的 <8=
磁控溅射 !"# 薄膜的成核机制及表面形貌 演化动力学研究 !
刘志文 谷建峰 孙成伟 张庆瑜 !
（大连理工大学三束材料改性国家重点实验室，大连 ""#$%&） （ %$$’ 年 ( 月 %’ 日收到； %$$’ 年 "% 月 ’ 日收到修改稿）
利用原子力显微镜分析了 )*+ 薄膜在具有本征氧化层的 ,（"$$） 和 ,（"""） 基片上的表面形貌随沉积 时 间 的 演 化 . 通过对薄膜生长形貌的动力学标度表征， 研究了射频反应磁控溅射条件下， )*+ 薄膜的成核过 程 及 生 长 动 力 学 行为 . 研究发现， 低速率成核阶段和二次成核阶段 . 对于 ,（"$$） )*+ 在基片表面的成核过程可分为初期成核阶段、 基片， 三个成核阶段的生长指数分别为 !" / " 0 $& ， 对 于 ,（ """ ） 基 片， !% / $ 0 %’ 1 $ 0 $" ， !2 / $ 0 3& ； !" / $ 0 ’" ， !% / $ 0 $( 薄膜的生长过程除扩 1 $ 0 $% ， )*+ 薄膜的成核密度可能与 ,- 基片表面的本征缺陷有关， !2 / $ 0 #2 . 在初期成核阶段， 散效应影响以外， 还可能存在着比较强的晶粒择优生长和晶格错配应力粗化机 制 . 在 低 速 率 成 核 阶 段， 薄膜的生长 行为主要受沉积速率所支配， 而扩散效应的影响相 对 弱 化， 错 配 应 力 得 以 进 一 步 释 放 . 在 二 次 成 核 阶 段， 载能粒子 对基片表面的轰击是导致 )*+ 薄膜再次成核的重要原因， 同时阴影效 应 也 可 能 对 薄 膜 的 生 长 有 一 定 的 影 响 . 在 薄 膜生长后期的稳定生长阶段， 薄膜的表面粗糙度明显降低， 具有典型的柱状晶生长特征 .
基于磁控溅射的薄膜材料表面处理研究
基于磁控溅射的薄膜材料表面处理研究近年来，随着科技的发展，磁控溅射技术在薄膜材料表面处理中得到了广泛应用。
该技术主要是利用电子束、离子束或光束等高能源粒子轰击靶材表面，使得靶材原子向衬底方向溅射，从而形成一层薄膜。
该技术具有工艺稳定、制备薄膜的厚度和材料的复合性能优良等优点，因此被广泛应用于制备各种功能性薄膜。
在磁控溅射技术中，磁控溅射靶材的选择是非常关键的。
通常情况下，靶材的选择要根据所需薄膜的特性来决定。
例如，如果需要制备具有良好导电性的薄膜，可以选择金属铜或铝等作为靶材；如果需要制备抗腐蚀性良好的薄膜，可以选择氟化物或氮化物等作为靶材。
此外，靶材的纯度也会直接影响到薄膜的性能，因此选择高纯度的靶材是非常重要的。
除靶材外，磁控溅射的气体环境也是非常关键的。
在磁控溅射过程中，靶材表面会产生大量的离子，同时也会有大量的气体分子存在。
这些气体分子会参与到薄膜材料的形成过程中，因此气体种类和流量的选择也会直接影响到薄膜的性能。
磁控溅射技术不仅能够制备单一材料的薄膜，还能够制备多层复合薄膜。
这种复合薄膜具有多种特殊性能，例如抗磨损、抗腐蚀、增强粘附力等。
在制备多层复合薄膜时，需要根据所需性能选择不同种类的靶材，并在不同的气体环境下进行溅射，从而形成复合性能优异的薄膜。
除了靶材选择和气体环境的调节，磁控溅射技术制备薄膜还需要控制溅射能量和衬底温度等因素。
通过调节这些参数，可以制备具有不同性能的薄膜。
例如，通过提高溅射能量可以增强薄膜晶格的结晶度，从而提高薄膜的力学性能；通过提高衬底温度可以促进薄膜结晶生长，从而提高薄膜的结晶度和表面平整度。
总的来说，磁控溅射技术是一种非常重要的薄膜制备技术。
随着科技不断发展和进步，磁控溅射技术将在各个领域得到广泛应用，为我们的生活和工作带来更多便利和发展。
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实验 ４ 以低 温 低 压 （ 基片温度 ２ ５ ０ ％左 右 ， 溅 射 气
压３ ． １ ×１ ０ ｍ ｂ ａ ｒ ） 制得得 ｌ Ｏ ０ ０ ｎ ｍ Ａ Ｚ Ｏ（ 方 块 电阻 ８ ． ４ ２） １
膜层 ， 其 膜层 疏松 ， 刻蚀 时采 用 ０ ． ３ ％的强 弱 混合 酸进 行刻蚀 ， 经测得的Ｓ Ｅ Ｍ图片 如 图 ２ 中Ｉ ， 参数见表 １ 中
数 见表 １ 中２ ＃ 。
品的Ｓ Ｅ Ｍ图片 ， 合适 的基底温度及压力（ 兼顾薄膜 的 各 项性 能及 后 续 的蚀 刻 ） ， 大概 在 ３ ０ ０ ｃ （ ＝ 以上 ， 压力 在
３～５ ×１ ０ ～ ｍｂ ａ ｒ ， 具 体 到 不 同 的设 备 ， 那 就 得 通 过 具 体 试验 与调 试 了 ， 方 可得 到如 Ｉ Ｉ 中我们 想 要 的较 为 理 想 的表 面形 貌 。
２ ． ２后 期刻 蚀工 艺及 优化
‘ 嚣 ： 赫
对 于实 际 生产 ， 并 不 是 一 成不 变 的 ， 根 据镀 膜 １ 二 艺 的 不 同， 蚀刻工艺也要相应变化 ， 以符 合 蚀 刻 的要 求 。
图 ２ 不同工艺条件下制得 的 Ａ Ｚ Ｏ绒面所测的 Ｓ Ｅ Ｍ图片
除 了使用 与镀 膜工 艺相 符合 的蚀 刻 工艺 ， 在 实 际 的蚀 刻 生产 中还要 考 虑 多方 因素 ， 如温度 ， Ｔ艺 区长 度 也 就是 蚀 刻时 问 。通 过 实验 可 以看 出 ， 如果单 独依 靠 盐
合 酸来 进 行蚀 刻 ， 性 能有 一定 得 提 升 ， 具 体 绒 面结 构 得 到改 善 。 较单 一 酸蚀刻 绒 面 ， 混 合 酸蚀刻 后 的绒 面 ，
弹 坑 分 布更 加均 匀 ， 且大 坑 中 又会 分 布有 小 坑 、 大 坑 的坑径 在 １ ～ ２ ｕ ｍ， 坑 深在 ２ ５ ０ ｎ ｍ左 右 ， 符合 理 想表 面 形 貌 的弹坑 尺 寸 。
实验 ３ 以低 温 低 压 （ 基片温度 ２ ５ ０ ％左 右 ， 溅 射 气
压３ ． １ ×１ ０ ｍｂ ａ ｒ ） 制得得 １ ０ ０ ０ ｎ ｍ Ａ Ｚ Ｏ（ 方 块 电阻 ８ ． ３ ｎ）
膜层 ， 其膜 层疏 松 ， 刻 蚀 时采 用传统 单 一 ０ ． ３ ％盐 酸进 行 刻蚀 ， 经测 得 的 Ｓ Ｅ Ｍ图片 如 图 ２中 Ｉ Ｉ ， 参数 见 表 １ 中
３ 结 论 与 总 结
目前 薄膜 太 阳 电池 用 Ｔ Ｃ Ｏ玻 璃 市 场 主 要 以 Ｆ Ｔ Ｏ
实验 １ 以高 温 高 压 （ 基 片 温度 ３ ０ ０ ％以上 ， 溅 射 气
压８ ． ２ ×１ ０ ｍｂ ａ ｒ ） 制得 １ ０ ０ ０ ｎ ｍＡ Ｚ Ｏ （ 方块 电 阻 ６ ． ４ Ｑ） 膜
（ 掺 杂氟 的 Ｓ ｎ Ｏ ， 透明 导 电镀膜 玻璃 ） 为主 ， 因其 性 能 良 好 并 且 价格 低 廉 ， 被 广泛 应 用 于薄 膜 太 阳能 电池 中。 但 以Ｆ Ｔ Ｏ玻璃 为基 片 的薄膜 电池 性 能 已达到 极 限 ， 没
层， 其 膜层 致密 ， 刻 蚀 时采用 传 统单 一 ０ ． ５ ％盐 酸进 行
酸来 改善形 貌 ， 可能 性不 大 。从 实 验 ２ 可 以得 出用 混
磁控溅射制得 的Ａ Ｚ Ｏ膜 层 ， 通 过 化 学 湿 法 刻蚀
获得绒面结构 ， 一般采用低浓度酸溶液半喷淋半浸泡 方式 通 过刻 蚀 机 ， 主要 反应 ： Ｚ ｎ Ｏ ＋Ｈ 、 Ｈ ， Ｏ ＋ｚ ｎ 。 不 同镀 膜 ＿ ［ 艺生产 出的Ａ Ｚ Ｏ膜 层 ， 膜 层 致 密性 会 不
４ ＃。
结 合上 述 ４ 个实验例 ， 再谈论蚀刻 ， 大 多 数 文 献
写 的都 是用 ０ ． ５ ％ 的盐酸 来进 行 刻 蚀 ， 这仅 限于 试验 ，
・ ｓ ｍａ ｌ ｌ ｃ ｒ ａ ｔ ｅ ｒ ｓ ’
． ｓ ｔ ｅ ｅ ｐ ｒ ｃ ａ ｔ ｅ ｒ ｓ ｗ ｉ ｔ ｈ ｓ ｈ ａ ｒ ｐ ｅ ｄ ｇ ｅ ｓ
差很 大 。同 等温 度下 ， 随 着工 艺 压力 的增 大 ， 其形 貌
逐渐 由 “ 弹坑” 状向 “ 颗粒 ” 状转变（ 如图２ １ Ｉ 绒面向Ｉ
刻蚀 ， 经测 得 的 Ｓ Ｅ Ｍ图 片 如 图 ２ 中Ｉ Ｉ Ｉ ， 参数见表 １ 中
１＃。
绒 面 的转 变） ， 其 特 征 尺 寸 也逐 渐 变 小 。在上 面基 础 上 选 择一 适 当 的工 艺压 力 ， 基 底 温 度逐 渐 升 高 ， 其 光 学 和 电学 性 能渐好 ， 但 其 表面 形貌 渐差 ， “ 弹坑 ”数 量 变少 且不甚 均匀 （ 如 图 ２中的 Ｉ Ｉ Ｉ ） 。通过 实 际生产 的样
同。 不 同致 密性 的膜层 ， 则 需要 对应 相应 的蚀 刻＿ Ｔ艺 ， 刻蚀 出相对理 想 的绒 面结构 。 下 面各 实 验 采 用 相 同镀 膜 机 ， 相 同刻 蚀 机 ， ３ ． ２ ａｍ×１ ｒ １ ０ ０ ａｍ×１ ｒ ４ ０ ０ ｍ ｍ超 白浮 法 玻 璃 基 片 ， 且 镀 膜玻 璃膜 层 为 １ ０ ０ ０～１ ２ ０ ０ ｎ ｍ， 均刻蚀 到 ５ ０ ０—７ ０ ０ ｎ ｍ。
表１ 四种 不 同工 艺条 件 生 产 的绒 面 Ａ Ｚ Ｏ的 性 能 参 数 对 照 表 ３ ． ２ 超 白
编 号
１ ＃ ２＃ ３ ＃ ４＃
实验 ２ 以高 温 高压 （ 基 片 温度 ３ ０ ０ ％ 以上 ， 溅 射 气 压８ ． ２ ×１ ０ ｍｂ ａ ｒ ） 制得 得 １ ０ ０ ０ ｎ ｍＡ Ｚ Ｏ（ 方块电阻６ ． ２ １ ２ ） 膜层 ， 其膜 层致 密 ， 刻 蚀 时采用 总浓 度 为 ０ ． ５ ％的强 弱 混 合 酸 进行 刻蚀 ，经 测 得 的 Ｓ Ｅ Ｍ图 片 如 图 ２中 Ｉ Ｉ ， 参