文档介绍：中南民族大学
硕士学位论文
Al掺杂ZnO薄膜制备工艺研究
姓名:惠述伟
申请学位级别:硕士
专业:等离子体物理
指导教师:孙奉娄
20090501
中南民族大学硕士学位论文

摘要
Al 掺杂 ZnO 薄膜(AZO)是一种新型的透明导电薄膜,具有广泛应用前景。采用
高密度 AZO 靶材用 RF 磁控溅射法在玻璃衬底上制备出 AZO 薄膜样品,研究了镀膜时
间、靶衬距、Ar 气压强、溅射功率、衬底温度等制备工艺对薄膜的电阻率、透过率及
薄膜结构的影响,并进一步优化工艺参数,制备出性能优良的 AZO 薄膜;针对 AZO 薄
膜性能上和应用中存在的问题,从复合薄膜的角度对膜系进行了一些改进尝试。具体如
下:
1、氩气压强小于时方阻在 10--20Ω/□范围内,变化很小;当压强增大到
以后,方阻迅速增大到 96Ω/□。同时随着氩气压强增大,可见光透过率呈线性下降趋势。
在 - 的氩气压强范围内,薄膜综合性能较好。
2、电阻率随溅射功率增大呈减小趋势,功率从 100W 增加到 200W 时,从 10-3 Ω⋅ cm
降低到 10-4 Ω⋅ cm 量级,之后趋于饱和。同时薄膜透过率、紫外吸收区受溅射功率影响
都较小。可以确定在 200-300W 范围内,是较佳的功率范围。
3、电阻率在靶衬距从 38mm 增加到 45mm 时逐步下降,当靶衬距继续增大后电阻
率开始逐步上升。薄膜透过率也随靶衬距的增大呈下降趋势,在 38mm 靶衬距时可见光
透过率只有 74%。
4、提高衬底温度可以提高沉积粒子的成膜活性,优化薄膜结构,减少界面缺陷,
改善薄膜的光电性能。但过高的温度,反而使薄膜晶向变差,薄膜性能降低。本组实验
中,衬底温度在 400--450℃范围内,薄膜具有良好电学及光学性能。
5、随镀膜时间增加,薄膜厚度线性增加,AZO 薄膜电学特性改善。但是厚度继续增
加,薄膜晶体结构反而恶化,电阻率升高。在本组实验中,30min 时的样品具有良好的
导电性。随镀膜时间的增加,薄膜的透过率呈下降趋势。
6、综上所述,选定工艺参数在溅射功率为 300W、衬底温度为 200℃、靶衬距为 45mm、
工作气压为、镀膜 30min 时,获得电阻率为 ×10-,透过率为 81%的 AZO
薄膜样品,综合性能良好。
7、针对 AZO 薄膜抗功能衰退性等问题,尝试了在 AZO 薄膜上加镀 ITO 覆盖层的工
艺,所制备的 AZO 复合薄膜电阻率显著下降,一般为 10- 量级。同时,针对 AZO
与玻璃衬底之间晶格匹配的问题,进行了加镀 ZnO 过渡层的实验,结果表明薄膜结构得
I
Al 掺杂 ZnO 薄膜制备工艺研究
以优化,证明了其可行性
关键词:AZO 薄膜;电阻率;透过率;制备工艺
II
中南民族大学硕士学位论文

Abstract
Al-doped ZnO thin films as transparent conductive film has a broad application
prospects. We have prepared AZO thin films on glass substrates by RF ron sputtering
using AZO target. We studied the effects of coating time, target-substrate distance, Ar pressure,
sputtering power, substrate temperature, etc on resistivity, transmittance, structure of the films
and then further optimized the parameters to prepare AZO thin films in better performance.
Aiming to improve the performance and applications problems of AZO films, we follow the
perspective plex thin film coatings and try a number of improvements. As follows:
1. Resistance has a small changes(in the 10--20Ω/□ range) when argon pressure is