磁控溅射法制备掺铝氧化锌透明导电薄膜及其性能的研究

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1、分类号TB34学校代码10495ＵＤＣ620密级公开硕士学位论文磁控溅射法制备掺铝氧化锌透明导电薄膜及其性能的研究作者姓名：张云学号：1515333005指导教师：王晓晶余飞学科门类：工学专业：电子与通信工程研究方向：光电材料与器件完成日期：二零一八年六月WuhanTextileUniversityM.E.DissertationThepreparationandstudyofAl-dopedZnOThinFilmsbyMagnetronSputteringCandidate：YunZhangSupervisor：Prof.XiaojingWangFeiYuTi

2、me:June2018独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。曰期《学位论文作者签名：Ｊｉ＾ｉ签字年月６曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解武汉纺织大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权武汉纺织大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影＿＇印、缩印或

3、扫描等复制手段保存。同意学校向国家有关部门或机、汇编以供查阅和借阅构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）：学位论文作者签名：导师签名（６签字日期：厶Ｉ？月日签：山＾年Ｚ月（日）年字日期摘要掺铝氧化锌(AZO)透明导电薄膜是一种新兴的宽带隙半导体材料，具有透过率高、电阻率低的特点，因而在光电子器件中有广泛应用。本文采用射频磁控溅射法（RF-MS）分别在石英玻璃和PET基底上制备了AZO透明导电薄膜，研究了工艺参数对薄膜结构和光电性能的影响。此外，首次研究了长时间紫外线照射对石英玻璃基底和PET柔性基底AZO薄膜结构和光电性

4、能的影响。主要研究结果如下：改变样品制备过程中的射频功率、Ar气压、沉积时间、沉积温度、基底转速等工艺参数，利用XRD、SEM、XPS、UV-vis、四探针测试仪等设备对样品进行测试分析，研究了工艺参数对AZO透明导电薄膜结构和光电性能的影响。不同工艺参数和不同基底材料的样品，在2θ=34.4°附近均具有明显的c轴择优取向。当射频功率为120W时，薄膜可见光透过率最高接近75%，平均晶粒尺寸最大为26.8nm。薄膜结晶质量随Ar气压的增加而先改善后恶化，结晶质量在Ar气压为0.8Pa时最优，此时薄膜方阻最小为8.2Ω/□。适当延长沉积时间对薄膜结晶质量有很大的改

5、善作用，当沉积时间小于90min时，薄膜在可见光区域的透过率均超过85%。较高温度对薄膜结晶有促进作用，250℃时结晶质量最好，但是在150~250℃的温度范围内，沉积温度对透过率影响不大。薄膜结晶质量随基底转速的增加而变差，因此当转速为0rpm时薄膜结晶最为致密，导电性能最好。通过对工艺参数的优化，当射频功率为120W，Ar气压为0.8Pa，沉积时间90min，沉积温度分别为250℃（石英玻璃基底）和100℃（PET基底），基底转速为0rpm时制得了石英玻璃基底透过率在85%以上，方块电阻为21Ω/□；PET基底透过率超过75%，方块电阻为36.2Ω/□的AZ

6、O薄膜。首次研究了长时间（168小时）紫外线照射对AZO透明导电薄膜结构和光电性能的影响。研究结果表明：不论是石英玻璃基底还是PET柔性基底，长时间紫外线照射对基底材料上的AZO薄膜结构和光电性能均具有明显影响。经过紫外线照射之后，薄膜晶粒尺寸缩小且衍射角向更大角度移动，结晶质量变差，导致薄膜可见光透过率降低，方块电阻增加。关键词：AZO薄膜；磁控溅射；工艺参数；紫外线照射；结构；光电性能研究类型：应用研究AbstractAl-dopedzincoxide(AZO)transparentconductivefilmisanewwide-band-gapsemic

7、onductormaterialwithhightransmittanceandlowresistivitycharacteristics,whichiswidelyusedinoptoelectronicdevices.TheAZOtransparentconductivefilmswerepreparedbyRFmagnetronsputteringmethodandtheinfluenceofprocessparametersonthestructuresandopticalandelectricalpropertiesofthefilmswasstudi

8、ed.Inadditio