緩沖層在提高透明導電膜性能方面的實驗與理論研究.pdf

1、采用射頻磁控濺射技術，在玻璃襯底上成功制備出了具有TiO2緩沖層的AZO薄膜。利用XRD和掃描電鏡(SEM)等分析手段對薄膜的結(jié)構(gòu)和表面形貌進行了表征；利用霍耳測試儀和分光光度計分別對薄膜的電學和光學特性進行了測量。分析了緩沖層厚度對AZO薄膜特性的影響；對樣品進行了真空快速退火處理，研究了快速退火對不同厚度緩沖層的AZO薄膜的影響以及退火前后樣品性質(zhì)的變化；在空氣氣氛下對樣品進行了熱處理，研究了溫度變化對薄膜特性的影響，以及緩沖層厚度

2、對薄膜穩(wěn)定性的影響。具體結(jié)果如下：
　　 1．襯底溫度為室溫下，制備了具有不同厚度緩沖層的AZO薄膜樣品，膜層總厚度為610nm，X射線衍射實驗結(jié)果表明：glass/TiO2/AZO薄膜是多晶薄膜。在衍射角2θ=20°～80°范圍內(nèi)的X射線衍射圖譜中，可以明顯觀察到ZnO的(002)衍射峰，并發(fā)現(xiàn)隨TiO2緩沖層的厚度增大，薄膜晶粒有增大的趨勢。測量薄膜樣品的電學特性發(fā)現(xiàn)，glass/TiO2/AZO薄膜為n型半導體，當TiO2

3、緩沖層厚度為3.6nm時，薄膜電阻率達到最小值5.9×10-4Ω·cm，與相同厚度的glass/AZO薄膜相比，電阻率下降了65.3％，透過率也高于glass/AZO薄膜。glass/AZO薄膜和glass/TiO2(3.6nm)/AZO薄膜的禁帶寬度分別為3.52eV和3.58eV。
　　 2．將制備的薄膜樣品放在快速退火爐中退火，真空度為0.1Pa，退火溫度為500℃，退火時間為120s。退火后的薄膜與退火前的薄膜做對比研究

4、發(fā)現(xiàn)，退火處理后，所有glass/TiO2/AZO薄膜的品質(zhì)因子都明顯變大，并發(fā)現(xiàn)具有TiO2緩沖層的AZO薄膜與單層AZO薄膜相比，其(002)衍射峰強度明顯變強，電阻率下降，平均透過率略有增大。比較glass/TiO2(3nm)/AZO薄膜退火前后的性能，發(fā)現(xiàn)退火后薄膜衍射峰峰位更接近于標準值，晶粒尺寸增大，應力減小，電阻率由9.45×10-4Ω.cm減小為4.57×10-4Ω.cm，退火后的樣品透過率曲線出現(xiàn)藍移，退火前后的光學能

5、隙分別為3.58eV和3.61eV。
　　 3．在空氣氣氛下對薄膜樣品進行了熱處理，研究其穩(wěn)定性。發(fā)現(xiàn)加熱溫度低于300℃時，薄膜性能幾乎沒有變化。當溫度高于300℃時，薄膜性能變差，但隨著TiO2緩沖層厚度的增加，方塊電阻增大變緩，透過率變化不大，其大小為90％左右。相同處理溫度下，glass/TiO2(4.8nm)/AZO薄膜的晶粒尺寸要大于單層AZO薄膜晶粒尺寸。經(jīng)400℃熱處理后，薄膜性能變化較大，薄膜的吸收邊均發(fā)生紅移