文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
Al掺杂ZnO透明导电薄膜的制备及性能研究
姓名:徐玮
申请学位级别:硕士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:于军
20090525
华中科技大学硕士学位论文
摘要
近二十年来,ZnO 基薄膜由于光电学性能良好及原材料廉价、无毒性、易于实
现掺杂等优点成为透明导电氧化物薄膜(TCO)研究的热门课题。国际上对铝掺杂
氧化锌(AZO)薄膜的研究已取得一些成果,仍存在不足之处。当前的研究工作主
要集中在:工艺的稳定性、可靠性问题;大面积高速、均匀成膜工艺问题;与光刻
工艺的兼容性问题;大规模产业化问题。围绕以上问题,本论文主要进行了以下几
个方面的工作:
首先,以氧化锌铝(98wt%ZnO+2wt%Al2O3)为靶材利用射频磁控溅射的方法
在 7101 玻璃、K9 玻璃、PET 衬底上分别制备出高质量的 AZO 薄膜,利用 X 射线衍
射分析(XRD)、扫描电子显微技术(SEM)、紫外-可见透射光谱(UV-vis)、四探针
测试仪等现代分析手段测试了薄膜的结构特性、晶粒尺寸大小、微观形貌、光学性
能、电学性能并对不同衬底上沉积的薄膜样品结构及性能作了比较分析。通过对光
学性能和导电机制的分析,总结出各种工艺参数(衬底温度、溅射功率、工作气压、
氧气氢气分压、退火温度等)对薄膜各项性能的影响,从而摸索出一套比较理想的
射频磁控溅射制备 AZO 薄膜的工艺条件。研究表明:对于 7101 玻璃衬底,衬底温
度 400℃、溅射功率 120W、工作气压 、溅射时间 、退火温度 400℃时薄膜
具有良好的光电学性能:可见光平均透过率 %、电阻率 ×10-4Ω·cm。
其次,采用溅射后腐蚀法制备绒面 AZO 薄膜。尝试性地使用冰乙酸对制备出的
AZO 薄膜进行了腐蚀,研究了冰乙酸浓度、腐蚀时间对薄膜表面形貌及光电学性能
的影响。为下一步 AZO 薄膜应用于硅薄膜太阳电池电极研究打下坚实的基础。研究
表明:冰乙酸浓度 %、腐蚀时间 150S 时薄膜具有较好的绒面结构,其性能参数
为:可见光平均透过率 %、电阻率 ×10-4Ω·cm、近红外短波长区域反射率
%。
关键词:AZO 薄膜射频磁控溅射电阻率透射光谱太阳电池电极
I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
In recent two decades, ZnO based films have been studied as a focus of transparent
conductive oxide (TCO) films because of good optical and electronical properties and
cheap raw material, non toxicity,easiness to dope and so on. Some achievements are
acquired by some international research institutions, but there are still some shortages.
Current works are focused in such aspects:stability and reliability of techonology;
deposition techonology of large area and even films in high rate, compatibility to
lithography, large scale industrialization. The main work in this paper are as follows:
First, high quality AZO films had been deposited on the 7101 glass,K9 glass and PET
substrate by the RF ron sputtering method with target of AlZnO (98%ZnO+2%Al2O3).
Meanwhile, we used X Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscope (SEM),
Ultraviolet-visible spectrum (UV-vis), Four-Point Probes methods to observe and analyse the