AZO透明导电薄膜的制备及性能研究
Study on Properties and Preparation of AZO Transparent Conductive Films
目前市场上透明导电薄膜(TCO)产品,主要以有SnO2、In2O3、ITO(In2O3:Sn)、FTO(SnO2:F)、AZO(ZnO:Al)等,也包括多元薄膜材料如ZnSnO3、CdSb2O5等.因ITO和FTO具有良好的光电性能和良好的热稳定性,使之成为TCO领域中应用最为广泛的材料.但其主要成分In是稀有金属材料,制备成本较高,使得应用受到一定的限制.因AZO具有与ITO薄膜相媲美的光电特性,并且成分无毒性,资源丰富,在氢等离子体中具有更加稳定的性质,使得AZO薄膜显现出了极其广阔的市场前景.因此,近年来国内外AZO薄膜的研究越来越多.本实验采用磁控溅射法和化学水浴法制备了AZO薄膜.利用磁控溅射法在钠钙玻璃上直接溅射AZO薄膜,讨论了衬底温度、溅射时间和退火温度对AZO薄膜的微观结构和光电性能的影响机制;探讨了晶种诱导成膜机制机理,为CBD法制备AZO薄膜提供了理论指导依据;化学水浴法是在有磁控溅射制备的AZO晶种层衬底上沉积生长的AZO薄膜,探讨了水浴温度、水浴p H值和Al掺杂浓度对AZO薄膜的微观形貌、结晶状态和光电性能的影响.实验结果表明:磁控溅射法制备的AZO薄膜,衬底温度和溅射时间都能对其光电性能产生较大的影响.在一定的范围内,当衬底温度和溅射时间分别增加时,AZO薄膜的光透过率和电阻率都呈现相同的变化趋势,均先增加后降低.通过溅射法得到的AZO薄膜均具有六方铅锌矿结构,且沿c轴(002)晶面择优生长.实验表明,沉积具有最佳光电性能的AZO薄膜的工艺条件为:衬底温度200℃,溅射时间90min.退火能够改变AZO薄膜当中的缺陷态密度,同时使薄膜的表面光滑平整,且致密均匀,在退火温度为400℃退火2h小时后薄膜的综合光电性能最佳;化学水浴法沉积的AZO薄膜呈现六方柱态排列.水浴温度对薄膜的微观形态影响非常大,90℃为不同形态的温度分界点.85℃时薄膜微观形貌由长度为500nm左右的片状晶花组成,90℃以上温度薄膜均呈柱状生长.同时,水浴pH值对薄膜的均匀性和致密度影响很大.结果表明,弱酸性(7.0>p H>6.0)水浴环境下,更有利沉积高致密度、均匀和大晶粒的AZO薄膜.
- 作者：
- 刘洋
- 学位授予单位：
- 大连工业大学
- 专业名称：
- 材料科学与工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2016年
- 导师姓名：
- 马铁成；刘贵山
- 中图分类号：
- TB383.2
- 关键词：
- AZO薄膜；TCO；磁控溅射；化学水浴沉积；光电性能
- AZO thin films; TCO; magnetron sputtering; chemical bath; photoelectric proper;