ZnO-Cu-ZnO透明導(dǎo)電薄膜的制備及性能研究.pdf

1、透明導(dǎo)電薄膜在光電領(lǐng)域可以作為電極材料,具有著極為廣泛的應(yīng)用。本文利用磁控濺射技術(shù)在室溫下制備了ZnO/Cu/ZnO透明導(dǎo)電薄膜,通過改變 Cu夾層厚度、濺射氣氛、薄膜退火溫度等對薄膜性能進(jìn)行研究。采用XRD、AFM、SEM、XPS、霍爾效應(yīng)測量儀和紫外可見分光光度計等對薄膜的結(jié)構(gòu)、形貌、電學(xué)及光學(xué)等性能進(jìn)行表征。
　　首先對不同 Cu夾層厚度的ZnO/Cu/ZnO薄膜研究,結(jié)果表明,對于純氬氣氣氛中生長的ZnO/Cu/ZnO薄膜

2、,隨著Cu膜厚度的增加, ZnO/Cu/ZnO膜的透光率先升高后降低,電阻率持續(xù)降低。當(dāng)Cu膜厚度為10nm時,其綜合性能達(dá)到最佳,此時電阻率為2.30×10-4Ω·cm,載流子濃度為6.0×1021cm-3,遷移率為4.83×10-5cm3·V-1·s-1,400~800nm處平均透光率達(dá)到80.6％,最高透過率達(dá)88.4%。
　　其次對 Ar/O2和Ar/N2濺射氣氛對薄膜的影響進(jìn)行了研究。與純氬氣氣氛下制備ZnO得到的ZnO

3、/Cu/ZnO薄膜相比,氬氧混合氣中制得的薄膜的晶粒尺寸明顯減小,且薄膜的透光性與導(dǎo)電性均有所下降。氬氮混合氣中生長的薄膜中,ZnO(002)晶面的半峰寬均有所增大,晶粒尺寸變小,含氮氣氛下,N2/Ar=4:4時薄膜的綜合性能最佳,電阻為20.8Ω/sq,400~800nm平均透光率為78.8%。
　　最后,對Cu層厚度為10nm的ZnO/Cu/ZnO薄膜進(jìn)行真空退火處理,結(jié)果表明,退火前后薄膜均具有 ZnO(002)擇優(yōu)取向。隨

4、著退火溫度的升高,ZnO/Cu/ZnO薄膜的晶化程度、晶粒粒徑及粗糙度增加,薄膜電阻率先降低后升高,光學(xué)透過率和禁帶寬度先升高后降低。150℃下真空退火的ZnO/Cu/ZnO薄膜的性能最佳,400~800nm處最高透光率為90.5%,平均透過率為81.6%,電阻率為1.28×10-4Ω·cm,載流子濃度為4.10×1021cm-3。
　　綜合以上研究結(jié)果,Cu層厚度為10nm的ZnO/Cu/ZnO薄膜經(jīng)過150℃真空退火處理后的性