氧化铟和铝掺杂氧化锌薄膜的电输运性质研究

合集下载

ZnO薄膜的掺杂Al性能研究

（1）成膜速率高，膜的附着性好；
（2）可适用于多种涂膜材料，包括各种合金化合物；
（3）适用于各种不同的基材和形状；
（4）可实现大面积镀膜。[3]
此方法的缺点：
（1）绝缘靶会使基板温度上升；靶子的利用率低，这是因为靶子侵蚀不均。
（2）不能直接地实现强磁性材料的低温高速溅射。
Al掺杂ZnO薄膜的意义
通常ZnO存在各种缺陷，它们严重影响了半导体材料的电学和光学性能。未掺杂ZnO材料通常表现为n型导电特性，一般认为是由于氧空位和间隙锌等本征点缺陷的存在而导致的。近年来，由于Al掺杂的ZnO薄膜(ZAO)具有与ITO薄膜相比拟的光电性能，即可见光区的高透射率和低电阻率，同时又因其价格较低以及在氢等离子体中的高稳定性等优点，已经成为替代昂贵的ITO薄膜的首选材料和当前透明导电薄膜领域的研究
掺Al并没有改变ZnO薄膜的晶体结构，而是取代了Zn的替位掺杂。ZAO薄膜具有c轴高度择优取向的六方纤锌矿结构，配位数为4。对ZAO薄膜的光电子能谱(XPS)分析表明，薄膜中Al以Al3+的形式存在，Zn以Zn2+，O以O2-的形式存在。俄歇能谱分析表明，薄膜中Zn与O的原子比在整个厚度中基本保持不变，其值大于1，说明薄膜内处于缺氧状态。在ZAO薄膜中Al3+对Zn2+的部分替换使ZAO薄膜的晶格常数c发生了变化，但薄膜仍然表现为c轴高度择优取向。
热点之一。
通过采用溶胶-凝胶方法在玻璃上制备ZAO薄膜，用SEM对薄膜进行表征得出不同铝掺杂浓度下薄膜的表面形态，用XRD表征生长的取向，研究了不同浓度和热度处理的条件对薄膜取向和结晶的影响，可以发现氧化锌压电薄膜的性能发生了影响：1%铝掺杂浓度条件下ZAO薄膜的结晶性与微观组织结构，其c轴择优取向性较好；在进行热处理100ºC并退ห้องสมุดไป่ตู้600ºC以上的条件下制备出的ZAO薄膜，其c轴取向都较优，单晶结晶较好，且光学透射性能较佳。

铝钛共掺杂氧化锌透明导电薄膜的制备与性能研究

膜的可见光区平均透过率大于８。溅射压强对薄膜的电阻率和微观结构有显著影响。９关键词：ＡＺ薄膜；透明导电薄膜；射压强；控溅射ＴＯ溅磁
文献标识码：ＡＤ：１．７８ＹＹ２１２０．１１ＯＩ０３８／ＪＸＳ０１６２０６中图分类号：Ｔ０．Ｎ３４２
第２卷６
第２期
液晶与显
示
Ｖｏ．．．１２６Ｎｏ２Ａｐ．，０１ｒ２１
２１０１年４月
ＣｈｎｓｏｒａｆＬｉｕｄＣｒｓａｓａｄＤｉｐａｓｉｅｅＪｕｎｌｏｑｉｙｔｌｎｓｌｙ
文章编号：０７２８（０１０１１０１０ —７０２１）２０６—４
ＴＡＺＯｉｓａｅｉｅｔｇｔｄＴｈｅｅｅｉｅａｌｒｓｔｈｏｔｔａｌｔｐｏｉｅｉｍｓａｅｆｌｒｎｖｓｉａｅ．ｍｘｐｒｍｎｔｅｕｌｓｓｗｈａｌｈｅｄｅｓｔｄｆｌｒ
ｓｂｔａｅｌｎｈ — ｘｓｕｓｒｔｓａｏｇｔｅｆａｉ．Ｗｈｎｔｅｓｕｔｒｎｒｓｕｅ．。ｔｅｌｗｅｔｒｓｓｉｉｙｉｅｈｐｔｅｉｇｐｅｓｒｓｉ７５Ｐａｈｏｓｅｉｔｔｓｖｓ
３３ ×１一．４０Ｑ・ｃｍ．Ａｌｔｅｆｌｒｓｎｉｈｔａｓｉａｃｆａｏｅ８ｌｈｉｍｓｐｅｅｔａｈｇｒｎｍｔｎｅｏｂｖ９ｔｉｈｉｉｌｎｔｅｖｓｂｅ

Al_N共掺杂制备ZnO薄膜及其性能研究

总酚 0.0227 0.2041 -0.113 -0.0113 -0.2228 0.0387 -0.5993
总黄酮 0.1514 0.1555 0.0386 0.036 -0.4488 0.1378 -0.5993
白藜芦醇 -0.0732 0.1845 -0.0039 -0.2102 -0.173 -0.1516 0.0223
半峰宽、2θ 衍射角、衍射峰强度
衬底温度 (℃)
FWHM(°)
2θ(°)
Intensity
RT
0.4143
34.71
306.667
150
0.2985
34.76
6976.67
250
0.2842
34.81
12760.56
300
0.2752
34.89
14833.33
2012 年第 32 期（总第 47 期）
的离子获得更高的能量来优化组合，使结晶效果变好。而随着温度进
一步提高，分子的蒸发影响了薄膜的结晶和表面特性的进一步提高。
通过 Scherrer 公式的计算，列出表 1，给出了所制备的 N 掺杂 ZnO
薄膜的结构参数。
（下转第 46 页）
表 1 不同衬底温度下制备的 Al-N 共掺杂 ZnO 薄膜的
项目与课题
Science & Technology Vision
科技视界
2012 年第 32 期（总第 47 期）
Al- N 共掺杂制备 ZnO 薄膜及其性能研究
（1.牡丹江师范学院
黑龙江
赵文海 1，2 李敏君 1 赵祥敏 1 张伟 1 牡丹江 157012；2.牡丹江师范学院新型碳基功能与超硬材料省级重点实验室

磁控溅射功率对掺铝氧化锌薄膜特性的影响

粒尺寸增大。当磁控溅射功率过大
溅射在高纯的氩气（度纯
时，接影响薄膜的溅射速率，溅直使
射原子来不及选择最佳沉积位置，形成过大的应力而产生缺陷。同时，靶受溅射室内氩离子（的撞击而发Ａｒ）生溅射，如果溅射速率大于Ｚｎ原子和Ｏ原子的结合速率，则会使ＺｎＯ薄膜
溶胶一凝胶（ｌｇ１法脉冲激光沉ｓ — ｅ）、ｏ
积、子束外延法嘲。用磁控溅分等采
高真空磁控与离子束联合溅射设备，选择靶材为掺有三氧化二铝（，Ａ１）Ｏ粉末（为９．９的ＺＯ末（纯度９９％）ｎ粉纯度为９．９）高温烧结而成的陶９９％经瓷靶，ｎ粉末中Ａｌ。质量分数ＺＯ：的Ｏ
射淀积的ＺＯｎ薄膜通常都具有高度Ｃ
轴取向性，个特性大大提高了样品这的发光特性和电学性能，因此，该方
Байду номын сангаас
ＺＯｎ薄膜，以适应作为电极的需要。因
而，Ｏ也是用作透明电极的绝好材Ｚｎ
料，且其原料丰富、本低廉、能而成性
中的Ｚ和０比例偏离化学比，而造ｎ从
成较多的Ｏ空位或Ｚｎ隙原子，响填影
利用Ｘ线衍射仪（ｉａｕＤ射Ｒｇｋ／ｉａ —ｒＥ本理学电机）薄膜的ＴＸＢ，ｔＩ对晶粒取向和晶粒大小进行测量分析；

ZnO薄膜的制备及其光学性质的研究

其次，我们研究了溅射功率对ＺｎＯ薄膜结构和光学性质的影响。通过Ｘ射线衍射分析了ＺｎＯ薄膜的结构和结晶情况，结果表明，溅射功率分别为１００Ｗ、１２０Ｗ和１５０Ｗ条件下制备的ＺｎＯ薄膜均为ｃ轴择优取向，增大溅射功率，有利于提高薄膜的结晶质量。应用原子力显微镜研究了薄膜的表面形貌，分析了
山东建筑大学硕士学位论文
关键词：ＺｎＯ薄膜，射频磁控溅射，光波导，Ｘ一射线衍射，ｃ轴取向
山东建筑大学硕士学位论文
ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆＯｐｔｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＺｎＯＦｉｌｍｓ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ
Ｚｉｎｃｏｘｉｄｅ（ＺｎＯ）ｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔＩＩ－ＩＶｃｏｍｐｏｕｎｄｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｗｉｔｈａｗｉｄｅｄｉｒｅｃｔｂａｎｄｇａｐｏｆ３．３ｅＶａｔｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄａｌａｒｇｅｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｂｉｎｄｉｎｇｅｎｅｒｙｏｆ６０ｍｅＶ．ＺｎＯｆｉｌｍｓｈａｖｅｍａｎｙｒｅａｌｉｚｅｄａｎｄｐｏｔｅｎｔｉａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎｍａｎｙｆｉｅｌｄｓ，ｓｕｃｈａｓｓｕｒｆａｃｅａｃｏｕｓｔｉｃｗａｖｅｄｅｖｉｃｅｓ，ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ，ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒｓ，ｌｉｇｈｔｅｍｉｔｔｉｎｇｄｉｏｄｅｓ，ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｄｅｖｉｃｅｓ，ｇａｓｓｅｎｓｏｒｓａｎｄｐｌａｎａｒｏｐｔｉｃａｌｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ，ｅｔｃ，ｄｕｅｔｏｔｈｅｉｒｅｘｃｅｌｌｅｎｔｏｐｔｉｃａｌａｎｄｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ｗｉｔｈｗｉｄｅｓｐｒｅａｄｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｉｎｓｈｏｒｔｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔｄｅｖｉｃｅｓ，

氧化铟薄膜制备及其特性研究

氧化铟薄膜制备及其特性研究原子健;朱夏明;王雄;张莹莹;万正芬;邱东江;吴惠桢;杜滨阳【摘要】采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备氧化铟薄膜,通过测试原子力显微镜、X射线衍射、X射线光电子谱、紫外可见分光光度计以及霍尔效应,研究了氧化铟薄膜的结构和光、电特性.实验发现,氧化铟薄膜表面粗糙度随着生长温度的升高而增大.X射线衍射结果表明薄膜为立方结构的多晶体,并且随着生长温度的升高,可以看到氧化铟薄膜的晶粒变大以及半高宽减小,这也说明结晶质量的改善.在可见光范围的透射率超过90%.同时,在氩气氛围下制备的薄膜迁移率最大,其电阻率、霍尔迁移率和电子浓度分别达到了0.31Ω·cm、9.69cm~3/(V·s)和1×10~(18)cm~(-3).退火处理可以改善氩氧氛围下制备的薄膜的电学性能.【期刊名称】《无机材料学报》【年(卷),期】2010(025)002【总页数】4页(P141-144)【关键词】氧化铟;射频磁控溅射;表面形貌;X射线衍射;电学特性【作者】原子健;朱夏明;王雄;张莹莹;万正芬;邱东江;吴惠桢;杜滨阳【作者单位】浙江大学,物理系,硅材料国家重点实验室,杭州,310027;浙江大学,物理系,硅材料国家重点实验室,杭州,310027;浙江大学,物理系,硅材料国家重点实验室,杭州,310027;浙江大学,物理系,硅材料国家重点实验室,杭州,310027;浙江大学,物理系,硅材料国家重点实验室,杭州,310027;浙江大学,物理系,硅材料国家重点实验室,杭州,310027;浙江大学,物理系,硅材料国家重点实验室,杭州,310027;浙江大学,高分子系,杭州,310027【正文语种】中文【中图分类】TQ174Abstract:In2O3thin films were prepared on glass substrates by radio frequency(RF)magnetron sputtering.The structural,electrical and optical characteristics of In2O3films were investigated by atomic force microscope(AF M),X-ray diffraction(XRD),X-ray photoelectron spectroscope,UV-Visible spectrophotometer and Hall effect measurements.It is found that the surface roughness of In2O3thin film increases with growth temperature increasing.The X-raydiffraction(XRD)studies show that the films are polycrystalline and retain a cubic structure.As the growth temperature rises,the grain size of In2O3thin film increases and the FWHM decreases,namely,the crystalline quality of the films is improved.The optical trans mittance of the thin films exceeds 90%.The film grown in Ar atmosphere shows highest mobility with resistivity of 0.31Ω·cm,mobility of 9.69cm2/(V·s),and electron concentration of about 1×1018cm-3.And the annealing can improve the electrical properties of the film grown in the Ar+O2atmosphere.Key words:In2O3;RF magnetron sputtering;surfacemorphology;XRD;electrical properties随着薄膜生长和微结构制备技术的发展,薄膜晶体管(TFT)的应用越来越广泛,已成为多种电子、光电子产品不可缺少的组成部分,比如电脑,太阳能电池,显示器,灵敏元件等等.传统的无机TFT具有良好的性能,但是需要高温生长,常见的非晶硅(α-Si)TFT 生长温度虽然较低(75～150℃),但是非晶硅材料的带隙仅为1.7eV,对可见光是不透明的,用于显示器时会降低显示屏的开口率、增加功耗.同时有机TFT也因其较低的迁移率和稳定性问题受到限制[1-5].氧化铟是一种宽禁带的N型半导体材料,其室温下直接禁带宽度约为3.65eV,在可见光范围的透明度超过90%,并且单晶氧化铟有着很高的迁移率(160cm2/(V·s)),这些特性使得氧化铟很有希望成为下一代薄膜晶体管的有源材料,关于氧化铟薄膜材料的研究国际上已有一些报道,但是国内较少.其制备方法有:磁控溅射法[6-8]、溶胶-凝胶法[9]、反应蒸发法[10-11]等,其中磁控溅射由于其成本低、沉积速率高、沉积温度低、薄膜的粘附性好等特性得到了人们的关注.本实验采用射频磁控溅射法制备氧化铟薄膜,并研究探讨了氧化铟薄膜的微结构和光、电特性.实验用射频磁控溅射法制备氧化铟薄膜,所用靶源是高纯In2O3陶瓷靶,名义纯度为99.99%,其溅射气体采用氩气和氧气,气体纯度均超过99.999%,衬底为普通载玻片.玻璃衬底的清洗步骤是:去离子水超声波清洗三次,然后在Na2CO3溶液中80℃水浴15min,最后在浓度3%～5%的醋酸溶液中浸泡30s(每一步后均用去离子水反复冲洗),用高纯氮气吹干后放入磁控溅射设备.实验中所使用的高真空射频磁控溅射设备,通过涡轮分子泵对腔室抽气,背景真空度好于6×10-5Pa;通过复合真空计测量真空度.溅射气体通过质量流量计控制其流量.生长中以生长温度、沉积速率、气体流量、生长气压、射频功率等作为参数.实验中通过湿法腐蚀法腐蚀掉一部分薄膜,然后用台阶仪测量薄膜厚度.采用日本精工公司生产的型号为SPI3800N的原子力显微镜观察样品表面形貌,模式是轻敲模式.采用多功能超高真空VY-SPM测试样品的X射线光电子能谱(XPS).采用D/maxr A转靶多晶X射线衍射仪对样品进行晶体结构分析(XRD),射线为CuKα1线,λ=0.15406nm.采用日本岛津公司生产的UV-3150型紫外可见分光光度仪测试薄膜的透射谱.采用美国B I O-RAD公司生产的HL5500霍尔效应测量系统测量薄膜电阻率、迁移率以及电子浓度.为了了解生长温度对薄膜表面形貌的影响,首先用氩气作为溅射气体,在不同的沉积温度下生长了4个样品(1#～4#),其生长参数如表1所示,其中RT表示室温,生长气压均为1.3Pa.图1是样品1#和4#的AFM三维形貌图.测得的均方根粗糙度(Rq)由表1给出.可以看到,室温下生长的样品粗糙度最小(1.3nm),随着生长温度的升高,氧化铟薄膜的表面均方根粗糙度增大.而当生长温度达到338℃时,其粗糙度增大到了12.2nm,这可能是因为高温下生长再蒸发现象加剧,并且氧化铟可能发生分解,使得薄膜组分的化学配比发生改变,从而导致薄膜表面粗糙度的显著加大.上述结果说明低温下可以生长表面较为平整的薄膜.图2为样品1#氧化铟薄膜的XPS全谱,其中插图是放大的In3d峰,它包含In3d3/2和In3d5/2两个峰.样品是在室温下氩气溅射生长的In2O3薄膜,生长气压和功率分别为1.3Pa和100W.图中没有发现溅射气体元素的存在,说明氩气不容易进入In2O3薄膜.同时也没有看到诸如Si、K和Mg等来自玻璃基底的其他杂质元素的存在,因为在室温下生长时玻璃衬底中杂质向薄膜的扩散是很小的,而C元素可能是来自于XPS测量腔体内.从图中可以得到In3d结合能:In3d3/2是452.0eV,In3d5/2是444.6eV;O1s结合能为530.0eV,这同文献[12] 中的结果很接近.XPS结果表明射频磁控溅射得到了高纯的氧化铟薄膜材料.为了比较不同生长温度对薄膜的晶体结构的影响,测试了表1中样品1#～4#的XRD图谱,如图3所示.对照标准XRD谱可知制得的均为立方结构的多晶氧化铟薄膜,其主要的衍射峰包括(211)、(222)、(400)、(440)以及(622),位于2θ=23°附近的宽衍射峰则是由玻璃衬底引起的.图中没有看到择优取向的晶面.随着生长温度的升高,(211)以及(622)晶面逐渐增强,而(400)晶面则变弱甚至消失.表2中列出了(222)晶面对应的XRD参数,其中FWHM是衍射峰的半高宽,晶粒尺寸由谢乐公式计算得到.表2中,对于不同温度下沉积的样品,(222)晶面的衍射峰分别位于2θ=30.07°、30.33°、30.36°以及30.39°处,可见随着温度的升高,其峰位有向衍射角增大的方向移动的趋势.根据布拉格衍射理论,衍射角的增大说明晶体的晶格常数变小,导致薄膜结构更为致密.这一结论由光刻、湿法腐蚀实验所证实,发现高温下生长的In2O3薄膜更难被酸溶液所腐蚀.1#和2#的晶粒尺寸和半高宽没有明显的变化,随着生长温度的进一步升高,晶粒尺寸逐渐变大,而衍射峰的半高宽逐渐变窄,说明薄膜中可能存在的缺陷以及空位密度在减少,晶体结构得到改善.上述实验现象表明,较高温度下生长的氧化铟薄膜结晶质量较好.为研究薄膜的光学特性,采用蓝宝石晶体作衬底,在室温下用氩气溅射生长了In2O3薄膜,溅射功率和气压分别为100W和1.8Pa,并测试了薄膜的透射谱.图4所示为氧化铟薄膜的透射光谱,可以看到薄膜在可见光区的平均透射率都超过了90%,其在紫外区域的吸收明显加强,陡峭光学吸收边说明In2O3薄膜具有较高的光学质量.为得到薄膜的禁带宽度,根据方程(1)和(2)进行数值拟合[8]:其中,A和A′均为常数,α是吸收系数,d为薄膜的厚度,E为入射光子能量.这里薄膜的厚度为408nm,并利用在吸收边A≈1[8],作出(αE)2与E的关系曲线(图4插图所示),并将其线性部分外推到横轴上的截距,由此得到该样品的禁带宽度约为3.68eV,这同文献[10] 中报道的数值吻合.实验测量了在不同衬底温度、相同Ar溅射气体气压和相同溅射功率条件下沉积的In2O3薄膜的电学特性,结果表明随着衬底温度的升高,In2O3薄膜的载流子(电子)浓度增大,迁移率降低,当沉积温度为338℃时,载流子浓度达到2.6×1020cm-3,迁移率降低到6.8cm2/(V·s).显然,过高的载流子浓度对In2O3薄膜用于TFT器件的沟道层材料是不利的,为此尝试在溅射气体中加入少量O2达到降低In2O3薄膜载流子浓度的目的.文献[11] 曾报道未掺杂的氧化铟薄膜的电学特性会受到氧空位的影响,这里氧空位体现的是施主的性质.因此在生长过程中,适当的调节氩气和氧气的分压有可能使薄膜显示出绝缘体、半导体甚至导电体(透明导电薄膜)的不同特性.氩气溅射生长的薄膜存在一定浓度的氧空位,其电子浓度较高,电阻率较低.而纯氧气溅射的In2O3薄膜测量的电阻率接近无穷大,薄膜显示绝缘体的特性,这是由于氧离子对薄膜中氧空位的补偿作用,使得氧空位减少,电子浓度降低,相应的电阻率增大.实验采用(Ar+O2)的混合气体溅射制备了样品6#,氩、氧气体的流量比10∶1.样品5#和6#的其它沉积参数相同,衬底温度均为室温,溅射功率100W,测得的电学参数如表3所示.样品6#的电阻率超过103Ω·cm,其电子浓度只有～1015数量级,但是电子迁移率不高.对样品6#进行了退火处理,退火温度300℃,退火时间1h,退火后薄膜的电阻率大大降低,电子浓度增大到～1017cm-3,但是迁移率并无明显变化.可见由纯氩气溅射生长的In2O3薄膜具有更高的电子迁移率.采用射频磁控溅射法,在玻璃基底上沉积了氧化铟薄膜.薄膜具有立方多晶结构,较低温度下生长的薄膜表面更加平整,晶粒大小受生长温度的影响,较高的生长温度可获得较大的晶粒尺寸.所制备的薄膜在可见光范围的透光率平均都超过了90%.氩气溅射下生长的薄膜迁移率更高,且电子浓度达到～1018cm-3,而对氩气+氧气氛围下生长的薄膜,电子浓度减小了3个数量级,迁移率降低,经过300℃退火处理后,电子浓度提高(～1017cm-3),但是电子迁移率并没有大的改进.【相关文献】[1] Vygranenko Y,Wang K,Nathan A,et al.Stable indium oxide thinfilm transistors with fast threshold voltage recovery.Appl.Phys.Lett.,2007,91(26):2635081-1-3.[2] Wang L,Yoon M H,Lu G,et al.High-performance transparent inorganic-organic hybrid thin-film n-type transistors.Nature Materials,2006,5(11):893-900.[3] Lavareda G,Nunes de Carvalho C,Fortunato E,et al.Transparent thin film transistors based on indium oxide semiconductor.J.Non-Cryst.Solids,2006,352(23/24/25):2311-2314.[4] Wu H Z,Liang J,Jin G F,et al.Transparent thin-film transistors using ZnMgO asdielectrics and channel.IEEE Transactions on Electron Devices,2007,54(11):2856-2859. [5] Zhu XM,Wu H Z,Wang S J,et al.Optical and electrical properties ofN-doped ZnO and fabrication of thin-film transistors.Journal of Sem iconductors,2009,30(3):0330011-1-4. [6] Radha K B,Subramanyam T K,Srinivasulu N B,et al.Effect of substrate temperature on the electrical and opticalpropertiesof de reactive magnetron sputtered indium oxide films.Opt.M at.,2000,15(3):217-224.[7] Nakazawa H,Adachi K,AokiN,et al.The electronic properties of amorphous and crystallized In2O3films.J.Appl.Phys.,2006,100(9):0937061-1-8.[8] Zhang Q,Li X F,Li G F.Dependence of electrical and optical properties on thickness of tungsten-doped indium oxide thin films.Thin Solid Films,2008,517(2):613-616.[9] Flores-MendozaM A,Castanedo-Perez R,Torres-Delgado G,et al.Influence of the annealing temperature on the properties of undoped indium oxide thin films obtained by the sol-gel method.Thin Solid Films,2008,517(2):681-685.[10] Baba Ali E,EL Maliki H,Bernede J C,et al.In2O3deposited by reactive evaporation of indium in oxygen atmosphere—influence of post-annealing treatment on optical and electrical properties.M at.Chem.Phys.,2002,73(1):78-85.[11] Gopchandran K G,Joseph B,Abraham J T,et al.The preparation of transparent electrically conducting indium oxide films by reactive vacuumevaporation.Vacuum,1997,48(6):547-550.[12] Wu X C,Hong J M,Han Z J,et al.Fabrication and photoluminescence characteristics of single crystalline In2O3nanowires.Chem.Phys.Lett.,2003,373(1/2):28-32.。

NiO薄膜制备及特性研究

电子系统，就会使对方的通信，雷达等电子信号失灵，造成一定程度上的指挥瘫痪。
利用ＴＣＯ薄膜对微波的衰减性，在重要的军用信号接收仪器（计算机，雷达）的屏蔽
窗上镀上一层一定衰减性的透明薄膜，可以避免外来电磁波的侵扰。ＴＣＯ薄膜还可以做防紫外线、红外线用的防护镜。
１．３透明导电薄膜的发展方向
１．３．１提高透明导电薄膜的综合性能
ｂｅａｍபைடு நூலகம்
ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ，ａｎｄ
ｓｏｌ－ｇｅｌ
ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ．Ａｍｏｎｇ
ｔｈｅｓｅ
ｍｅｔｈｏｄｓ，ｒｅａｃｔｉｖｅ
ｏｎ
ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇｈａｓｂｅｅｎｍｏｓｔｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ
ｗｉｄｅｌｙ
ｕｓｅｄ．Ｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅ
ｆｉｌｍｓｄｅｐｅｎｄ
ｖ耐ｏｕｓ
ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ
的性能要求。
．表１－１透明导电薄膜的主要应用及性能要求
用途
表面方阻
Ｑ／［３
透光率
Ｔａｖｇ，％
主要性能
当前透明导电薄膜在国防科技中的应用随处可见，例如夜间侦察仪器、坦克、潜
艇的观察窗等都用到了这些薄膜，不但可以隔热降温，而且可以去霜除雾。另外，电磁波会使某些电子设备失灵。利用特定功率的干扰性电磁波扰乱敌人的
长春理工大学硕士学位论文 NiO薄膜制备及特性研究姓名：李俊俏申请学位级别：硕士专业：微电子学与固体电子学指导教师：王新 20100301
摘
要
氧化镍是具有典型的３ｄ电子结构的半导体氧化物，是一种Ｐ型氧化物材料，它的禁带宽度在３。０－４。ＯｅＶ之闻。壹予ＮｉＯ薄膜具有很好的化学稳定性，较好的光学，
对于ＴＣＯ薄膜来说，很难在维持很高光学透过率（９５％）的同时又使电阻率较低。所以同时改善薄膜的光学和电学特性是今后研究的重点。进一步研究薄膜当中的载流

ZnO薄膜的光电性能及应用

ZnO薄膜的应用
压电传感器
所示ZnO压电薄膜表面微机械传感器示意图。这种新结构的器件既充分发挥了表面微机械加工技术的优点, 又可利用ZnO材料的多功能特性，与用体微机械技术制作的集成化ZnO器件相比,可大大简化其制作工艺和减小器件尺寸,为研制集成ZnO薄膜器件提供了一种有效的手段。
空穴旋转，与氢原子类似。
ZnO的光致发光谱通常有紫外发射带和可见光发射带。紫外发射
带是来自于近带边的发射，是由于激子的复合。可见光发射带通常
与缺陷或杂质有关的深能级有关。
ZnO薄膜简介
ZnO薄膜主要用于太阳能电池，它与之前所用的氧化铟锡( ITO) 和二氧化锡透明导电薄膜相比，具有生产成本低，无毒，稳定性高( 特别是在氢等离子体中) ，对促进廉价太阳电池的发展具有重要意义。
ZnO薄膜的应用
湿度传感器
右图为ZnO薄膜湿度传感器的结构示意图。它是在陶瓷、玻璃等绝缘基片上形成一对叉指的检测电极，再在叉指电极上部覆盖用作湿敏元件的 ZnO薄膜。
ZnO薄膜湿度传感器的结构
ZnO薄膜的应用
ZnO镀膜光纤传感器
右图所示为ZnO镀膜光纤传感器的几何结构，其中的压电层为氧化锌镀膜层，当内电极层和外电极层之间的电压发生变化时，光纤内产生振荡声波，使得光纤的折射率改变，在有光信号通过时，其相位发生变化，其本质是一种声光谐振器。
ZnO薄膜的光电性质
纯净的理想化学配比的ZnO由于带隙较宽，是绝缘体，而不是半导体，但是由于本身的缺陷，如氧空位、锌填隙等施主缺陷，使其常常表现出N型导电。在ZnO晶体的空位形成过程中，由于形成氧空位所需的能量比形成锌空位所需的能量小，因此，在室温下ZnO材料通常是氧空位，而不是锌空位。而氧空位产生了2价施主，使其表现出N型导电。同时根据自补偿原理，氧空位的浓度和氧填隙的浓度之积是常数，当氧空位的浓度很大时，氧填隙的浓度很小。锌空位的浓度较小，而锌填隙的浓度则较大，因此，当在ZnO的晶体中氧空位占主导时，表现出N型导电。

_Al_Zr_共掺杂ZnO透明导电薄膜的结构以及光电性能研究_薛建设

第22卷　第5期2007年10月液　晶　与　显　示Chinese Jour nal of L iquid Cry stals and Display sVol .22,No .5Oct .,2007文章编号:1007-2780(2007)05-0560-05(A l ,Zr )共掺杂ZnO 透明导电薄膜的结构以及光电性能研究薛建设1,林　炜2,马瑞新2,康　勃2,吴中亮2(1.北京京东方光电科技有限公司,北京　100176,E -mail :xu ejiansh e @boe .com .cn ;2.北京科技大学冶金与生态工程学院,北京　100083)摘　要:用射频磁控溅射法在玻璃衬底上氩气气氛中制备出(A l ,Z r )共掺杂的ZnO 透明导电薄膜,研究了不同Zr 掺杂浓度和薄膜厚度ZnO 薄膜的结构、电学和光学特性。

结果表明,在最佳沉积条件下我们制备出了具有(002)单一择优取向的多晶六角纤锌矿结构,电阻率为2.2×10-2Ψ·cm ,且可见光段(320～800nm )平均透过率达到85%的Z nO 透明导电薄膜。

在150℃的条件下对(A l ,Zr )共掺杂的ZnO 薄膜进行1h 的退火处理,薄膜电阻率降低至8.4×10-3Ψ·cm 。

Z r 杂质的掺入改善了薄膜的可见光透光性。

关　键　词:氧化锌;透明导电薄膜;电阻率;透光率;射频磁控溅射中图分类号:O 484.4 文献标识码:A 收稿日期:2007-03-27;修订日期:2007-06-14 基金项目:北京市科委科技计划资助项目(No .D0306006000091,No .D0304002000021)1　引言透明导电薄膜是在可见光区透光(T >80%)、紫外区截至,并且具有较低电阻率(～10-4Ψ·cm )的一种功能薄膜。

透明导电薄膜主要分为:金属膜系、透明导电氧化物(TCO )、高分子膜系、复合膜系、其他化合物膜系等,其中TCO 薄膜是目前工业最广泛应用的[1,2]。

Al掺杂ZnO纳米薄膜的制备

目□□录1、引言 52、实验制备 5（一）铺设种子层 5 （二）水热法制备Al掺杂ZnO纳米薄膜 51、醋酸锌与六亚甲基四胺混合溶液 52、硝酸锌与六亚甲基四胺混合溶液 63、实验样品性质检验与分析 6（一）样品电子显微镜下图片 6 （二）样品光学性质检验 9 （三）电学特性的研究 104、结论 115、参考文献 12 1、引言ZnO是一种性能优异的宽紧带直接带隙半导体材料，呈六方纤锌矿型晶体结构，晶格常数a=0.32496nm，c=0.52065nm。

ZnO具有熔点高、热稳定性好、介电常数低、光电耦合系数大等优点，因此而被广泛的研究应用，例如在声表面波器件、体声波器件、气敏传感器、压敏电阻、透明导电电极和光发射器件等领域有着重要的应用前景。

实验室制备Al掺杂ZnO薄膜的方法有很多种，例如：水热法[2]、磁控溅射法[3,4]、脉冲激光沉积法[5]、溶胶-凝胶法（sol-gel）[6]等。

其中水热法制备的材料纯度高、结晶性好和大小形状可控而备受大家的青睐。

所谓水热法是指在特定的密闭反应器高压反应釜内，以水溶液为反应体系，通过对反应体系加热，在反应体系中产生一个高温高压的环境进行无机合成与材料制备的方法。

本文采用了水热法制备了Al掺杂ZnO纳米薄膜，并进一步研究了掺杂Al的量对ZnO纳米薄膜光学特性、电学特性和形态的变化。

2、实验制备（一）铺设种子层以无水乙醇作为溶剂配置溶液，醋酸锌浓度0.1M,二乙醇胺0.1M。

在60摄氏度的温度下搅拌半个小时，将光学玻璃在旋涂机上旋涂后放于400摄氏度的恒温加热板上加热，光学玻璃会由黑变透明，取下恢复到室温后再次选涂，如此步骤操作三次即可，最后一次加热可延长时间大约半小时左右。

注意：实验过程中不要用手直接拿着样品操作，要用镊子；旋涂前将裁好的光学玻璃放入无水乙醇中在超声波洗涤器中洗涤五到六分钟，清除表演的油渍；旋涂时要先将玻璃片放上之后才可以打开吸气泵，否则很容易损坏吸气泵；普种子层前一定要确保所旋涂面是导电的。

MOCVD法制备锌锡氧薄膜及其特性研究的开题报告

MOCVD法制备锌锡氧薄膜及其特性研究的开题报告一、研究背景随着新能源技术的快速发展，锌锡氧（ZnSnO）薄膜材料作为一种多元化材料在逐渐受到人们的关注，它具有良好的光电性能、化学稳定性和生物相容性，在透明导电、太阳能电池和光电器件等方面具有广阔的应用前景。

目前，利用化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）等技术制备的ZnSnO薄膜多存在着制备温度高、薄膜结晶度差、掺杂成分不易调控等问题。

而金属有机化学气相沉积（MOCVD）技术在制备材料方面表现出了其独特的优势，具有制备温度低、材料成分均匀、精度高等优点。

因此，采用MOCVD技术制备ZnSnO薄膜，可以提高其结晶度和掺杂均匀性，为其应用提供更好的基础。

二、研究内容和目标本研究旨在采用MOCVD技术在玻璃基板上制备ZnSnO透明导电薄膜，并研究其微观形貌、光学性质和电学性质等特性。

具体内容包括：1. 优化MOCVD反应条件，制备ZnSnO薄膜；2. 研究ZnSnO薄膜的晶体结构、微观形貌和表面形貌；3. 测量ZnSnO薄膜的透光率、透射率、漏电流等光学和电学性能；4. 探究ZnSnO薄膜光电性能，并尝试在柔性衬底上制备透明导电薄膜。

本研究旨在优化MOCVD制备ZnSnO薄膜的工艺条件和研究其特性，为其在光电器件和化学传感器等领域开展进一步的应用研究提供基础。

三、技术路线1. 制备ZnSnO薄膜：采用MOCVD技术，在具有良好控制的反应条件下制备ZnSnO薄膜。

主要反应物为乙二醇锌（Zn(C2H5O)2）、三甲基锡（Sn(CH3)4）和氨（NH3）。

采用旋转涂覆法在高温环境下将反应物转化为ZnSnO沉积到基板表面上，形成ZnSnO薄膜。

2. 材料表征：采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）等手段，对所得ZnSnO薄膜的晶体结构、微观形貌和表面形貌进行表征。

3. 测量薄膜光学性能：采用紫外可见光谱仪（UV-Vis）、反射率仪、激光扫描电子显微镜（CLSM）等手段，测量ZnSnO薄膜的透光率、透射率和反射率等光学特性。

Al掺杂ZnO薄膜的

关键词：AZO薄膜，射频磁控溅射，透明导电薄膜，电阻式触摸屏
第一章绪论
触摸屏及其发展概述
自20世纪70年代，美国军方发明触摸屏以来，触摸屏技术已经得到相当大的发展[1]。因触摸屏与显示器制成一体，操作方便，使用灵活，输入速度快，效率高。无需再通过键盘和鼠标输入，仅用手指或笔接触屏幕上的图形、表格或提示标志，便可达到点击鼠标的效果，完全摒弃了累赘的输入附件和繁琐的输入方式[2]。触摸屏可取代键盘、光笔、操纵杆、滚球、鼠标器等操作装置。因其输入非常直观便捷，使得人机交互非常简便，因此被广泛应用在电子行业中的各个领域。特别是近年来随着各种电阻式触摸屏手机和电容式触摸屏手机[3]的不断推出，使得以轻巧、简便为代表的电阻式触摸屏和电容式触摸屏成为个人电脑与数字设备输入的潮流，不远的将来触摸屏输入将会发展成为信息显示产品的主流技术之一，潜在的市场需求非常巨大。
触摸屏的发展现状
触摸屏作为一种方便、实用的输入设备，在消费类电子产品领域的应用已经成为趋势，特别是常见于手机和平板电脑等手持设备中。从上节可知，目前常用的触摸屏有电阻式触摸屏、电容式触摸屏、红外线式触摸屏、表面声波式触摸屏这四种。前两种触摸屏由于它们的装置体积较小，相对精度可以做的更高，因此适合于体积小巧的消费类电子产品等便携设备。后面两种触摸屏有体积较大或者价格昂贵等缺点，所以不适合在便携性、性价比等要求较高的消费类电子产品上应用[17]。
电容式触摸屏虽然有很多优点，但是它对环境的要求比较高。当环境湿度、温度、电场发生变化时，都会引起电容屏的触摸坐标的不准确，而且电容屏的原理决定触摸的物体必须是导体，触摸屏才能识别。
3)红外线式触摸屏介绍
红外线式触摸屏是一种光学传感设备，在触摸屏的四周安装红外线光源与探测器[15]。工作时，红外线光源发出红外光在整个框内形成一个红外触摸网格区，当手指伸进这个区域内时，就会阻断某个网格上的红外线，从而探测器探测到一个坐标，如图1-4所示。

ZnO薄膜的光电性能及应用

ZnO薄膜简的介光电性质
ZnO高熔点的物理特性，具有很好的热化学稳定（1975℃）。 ZnO薄膜可在低于600℃下获得，有利于降低设备成本，可大大减少高温制备条件下产生的缺陷，提高薄膜质量。
ZnO是至今为止Ⅱ-Ⅵ族半导体材料中最硬的一种，机械性能优良。
ZnO薄膜简的介光电性质
极性较强的半导体材料，由于导带自由电子和价带自由空穴之间的库仑作用，使它们束缚在一起构成激子，在半导体材料可以自由移动的叫做自由激子。由于电子的有效质量小于空穴的有效质量，自由激子的结构中，电子围绕空穴旋转，与氢原子类似。
OOLOPPELBBDE，、D复等合
电致发光光致发光
阳极阴极
增加光吸增加光出
ZnO薄膜简介
极性较强的半导体材料，由于导带自由电子和价带自由空穴之间的库仑作用，使它们束缚在一起构成激子，在半导体材料可以自由移动的叫做自由激子。由于电子的有效质量小于空穴的有效质量，自由激子的结构中，电子围绕空穴旋转，与氢原子类似。
ZnO薄膜在各种温度下的沉积和退火
光电性质的影响因素
结论：
1.退火处理可以改善ZnO膜的形貌，从AFM和SEM图像显而易见。氧化锌薄膜在可见波长范围内有高达85％的光透射。 2. XRD结果表明该膜是（002），（101）和（102）方向的优先取向的多晶，但是退火温度增加到400℃以上，（002）方向更显着。因为退火处理的ZnO薄膜显示出良好的结构和光学性能是因为其具有更光滑的表面。 3.基于结果，可以得出结论ZnO薄膜适用于太阳能电池应用，在退火时应该将带隙调节到合适的值。 4 .除180℃沉积温度下制备的样品以外，其他温度下制备的ZnO 薄膜在可见光区域的透过率均接近甚至高于80％。

透明导电薄膜的研究现状及应用

透明导电薄膜的研究现状及应用摘要：综述了当前透明导电薄膜的最新研究和应用状况，重点讨论了ITO膜的光电性能和当前的研究焦点。

指出了目前需要进一步从材料选择、工艺参数制定、多层膜光学设计等方面来提高透明导电膜的综合性能，使其可见光平均透光率达到92%以上，从而满足高尖端技术的需要。

关键词：透明导电，薄膜，平均透光率，ITO，电导率透明导电薄膜的种类有很多，但氧化物膜占主导地位（例如ＩＴＯ和ＡＺＯ膜）。

氧化铟锡（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ简称为ＩＴＯ）薄膜、氧化锌铝（Ａｌ－ｄｏｐｅｄＺｎＯ，简称ＡＺＯ）膜都是重掺杂、高简并ｎ型半导体。

就电学和光学性能而言，它是具有实际应用价值的透明导电薄膜。

金属氧化物透明导电薄膜（ＴＣＯ：ＴｒａｎｓｐａｒｅｎｔａｎｄＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＯｘｉｄｅ的缩写）的研究比较早，Ｂａｋｄｅｋｅｒ于１９０７年第一个报道了ＣｄＯ透明导电薄膜。

从此人们就对透明导电薄膜产生了浓厚的兴趣，因为从物理学角度看，透明导电薄膜把物质的透明性和导电性这一矛盾两面统一起来了。

１９５０年前后出现了硬度高、化学稳定的ＳｎＯ２基和综合光电性能优良的Ｉｎ２Ｏ３基薄膜，并制备出最早有应用价值的透明导电膜ＮＥＳＡ（商品名）－ＳｎＯ２薄膜。

ＺｎＯ基薄膜在２０世纪８０年代开始研究得火热。

ＴＣＯ薄膜为晶粒尺寸数百纳米的多晶；晶粒取向单一，目前研究较多的是ＩＴＯ、ＦＴＯ（Ｓｎ２Ｏ：Ｆ）。

１９８５年，ＴａｋｅａＯｊｉｏＳｉｚｏＭｉｙａｔａ首次用汽相聚合方法合成了导电的ＰＰＹ－ＰＶＡ复合膜，从而开创了导电高分子的光电领域，更重要的是他们使透明导电膜由传统的无机材料向加工性能较好的有机材料方面发展。

透明导电膜以其接近金属的导电率、可见光范围内的高透射比、红外高反射比以及其半导体特性，广泛地应用于太阳能电池、显示器、气敏元件、抗静电涂层以及半导体／绝缘体／半导体（ＳＩＳ）异质结、现代战机和巡航导弹的窗口等。

由于ＩＴＯ薄膜材料具有优异的光电特性，因而近年来得以迅速发展，特别是在薄膜晶体管（ＴＦＴ）制造、平板液晶显示（ＬＣＤ）、太阳电池透明电极以及红外辐射反射镜涂层、火车飞机用玻璃除霜、建筑物幕墙玻璃等方面获得广泛应用，形成一定市场规模。

TCO透明导电薄膜简介

TCO透明导电薄膜简介前言透明导电氧化物transparentconductiveoxide简称TCO薄膜主要包括In、Sb、Zn和Cd的氧化物及其复合多元氧化物薄膜材料具有禁带宽、可见光谱区光透射率高和电阻率低等共同光电特性广泛地应用于太阳能电池、平面显示、特殊功能窗口涂层及其他光电器件领域。

透明导电薄膜以掺锡氧化铟tindopedindiumoxide简称ITO为代表研究与应用较为广泛、成熟在美日等国已产业化生产。

近年来ZnO薄膜的研究也不断深入掺铝的ZnO薄膜简称AZO被认为是最有发展潜力的材料之一。

同时人们还开发了Zn2SnO4、In4Sn3O12、MgIn2O4、CdIn2O4等多元透明氧化物薄膜材料。

TCO薄膜的制备工艺以磁控溅射法最为成熟为进一步改善薄膜性质各种高新技术不断被引入制备工艺日趋多样化。

本文综述以ITO和AZO为代表的TCO薄膜的研究进展及应用前景。

一、TCO薄膜的发展TCO薄膜最早出现于20世纪初1907年Badeker首次制成了CdO透明导电薄膜引起了人们的较大兴趣。

但是直到第二次世界大战由于军事上的需要TCO薄膜才得到广泛的重视和应用。

1950年前后出现了SnO2基和In2O3基薄膜。

ZnO基薄膜兴起于20世纪80年代。

相当长一段时间这几种材料在TCO薄膜中占据了统治地位。

直到上世纪90年代中期才有新的TCO薄膜出现开发出了多元TCO薄膜、聚合物基体TCO薄膜、高迁移率TCO 薄膜以及P型TCO薄膜。

而SnO2基和In2O3基材料也通过掺加新的元素而被制成了高质量TCO薄膜。

最近据媒体报导美国俄勒冈大学研究人员对TCO材料的研究取得重大突破他们研制出一种便宜、可靠且对环境无害的透明导电薄膜材料。

该材料可用于制作透明晶体管用来制造非常便宜的一次性电子产品、大型平面显示器和可折叠又方便携带的电器。

科学家称这项研究成果将引导新产业和消费领域的发展。

这种薄膜材料的成分是无定型重金属阳离子氧化物与导电物质碳相比具有很多优点相对于有机聚合体导电物质来说亦具有较高的灵活性和化学稳定性容易制造也更加坚硬。

Cu2ZnSn(S,Se)4薄膜太阳能电池的研究进展

Cu2ZnSn(S,Se)4薄膜太阳能电池的研究进展王艳玲;郭洪玲;王刚;李岳姝;王艳梅【摘要】锌黄锡矿结构的Cu2ZnSn(S,Se)4(CZTSSe)材料,由于具有价格低廉、带隙合适、吸光系数高等优良光电性能,很适合作为新一代无机薄膜太阳能电池的吸光层材料,已受到各国科研人员的高度关注.国内外采用多种沉积薄膜技术来制备CZTSSe吸光层材料,主要包括真空和非真空方法.综述了最近CZTSSe太阳能电池制备技术所取得的一些进展,尤其对采用溶液法制备CZTSSe太阳能电池的发展现状做了重点阐述.展望了CZTSSe太阳能电池的发展趋势.%The kesterite-structured semiconductors Cu2ZnSn(S,Se)4 (CZTSSe) have gained much attention as a promising absorber materials for next generation thin film solar cells due to its low material cost,suitable band gaps and high absorption coefficient.Numerous deposition approaches are reported to fabricate CZTSSe absorber layers,which mainly include vacuum and non-vacuum processes.The recent progress of different techniques of fabricating CZTSSe solar cells is summarized in details.The solution-based deposition route to prepare CZTSSe nanocrystal thin films is highlighted specially.In addition,the research trends of CZTSSe solar cells are prospected.【期刊名称】《电子元件与材料》【年(卷),期】2017(036)006【总页数】7页(P1-7)【关键词】CZTSSe;锌黄锡矿;综述;薄膜太阳能电池;吸光层;溶液法;真空法【作者】王艳玲;郭洪玲;王刚;李岳姝;王艳梅【作者单位】黑龙江工业学院环境工程系,黑龙江鸡西 158100;黑龙江工业学院环境工程系,黑龙江鸡西 158100;中国科学院长春应用化学研究所稀土资源利用国家重点实验室,吉林长春130022;黑龙江工业学院环境工程系,黑龙江鸡西 158100;黑龙江工业学院环境工程系,黑龙江鸡西 158100【正文语种】中文【中图分类】TM914.4面对全球的能源危机和环境问题日益凸显，各国科研人员开始致力于研发可以替代传统能源的新型能源补给方式。

薄膜材料的结构与性能调控

薄膜材料的结构与性能调控薄膜材料是指厚度在纳米至微米级别的材料，已经成为能源、信息技术、新材料等领域的重要研究方向。

在薄膜材料的研究过程中，结构与性能调控被认为是非常重要的一环。

只有深刻理解薄膜材料的结构与性能，才能够实现对它们的有效调控，进而开发高性能材料。

薄膜材料的结构特征薄膜材料相比于体块材料，其结构具有独特的特点。

首先，薄膜材料的体积很小，因此，表面在整体材料性质方面发挥重要作用；其次，薄膜材料的结构随厚度的减小而发生变化。

例如，其晶格参数、相对原子位置、缺陷密度等均会明显发生变化。

这导致了薄膜材料会出现新的物理、化学性质，这些性质在研究与应用过程中也需要特别注意。

在薄膜材料结构的研究中，扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等显微镜已经成为不可缺少的手段。

其中，TEM是一种高分辨率、高能分析技术，能够对物质内部的微小结构进行深入研究。

薄膜材料的性能特征薄膜材料的性能往往受到厚度、晶粒大小、缺陷结构等因素的影响。

在实际应用中，许多薄膜材料都具有特殊的性质和应用价值。

例如，透明导电膜(transparent conductive films, TCFs)在光电领域、光伏领域、显示技术等方面被广泛应用。

其中，以氧化铟锡(ITO)薄膜为代表，其电阻率低、透明度高、导电性良好，是目前最流行的TCFs制备材料之一。

在热障涂层的研究中，采用了许多不同的材料体系，以期获得更加优异的性能。

其中，铝氧化物(Al2O3)、硅氧烷(SiO2)、碳化硅(SiC)等材料在这一领域里具有广泛的应用前景。

除此之外，薄膜材料在生物医学、催化剂等领域也有着非常广泛的应用。

例如，ZIF-8脆性分子筛的研究表明，这一材料具有较强的质子传导性能，有望应用于燃料电池等相关领域。

薄膜材料性能的调控与优化在薄膜材料性能的调控上，一般可从以下几个方面进行：1. 厚度控制。

薄膜材料的性质与厚度有着密切的关系。

因此，在薄膜材料的制备过程中，应该注意材料的厚度控制。