PECVD制备AZO薄膜.pptVIP

透明导电薄膜介绍 ■薄膜材料 薄膜材料是指材料在某个一维方向上的尺度远远小于其他两维方向，厚度可达到纳米、微米量级。薄膜材料是材料的一种特殊形式，是材料学领域的重要研究内容之一。在电子器件、光学器件、航空航天、国防等各方面均有广泛的应用。 ■目前，对薄膜材料的研究正向多种类、高性能、新工艺等方面发展，新型薄膜材料的应用范围正在不断地扩大。 ■透明导电薄膜是薄膜材料领域一个新的研究热点。它是一种既能导电又在可见光范围内具有高透射率的一种薄膜材料 。透明导电薄膜的种类很多 Au，Ag，Pt，Cu，等金属在形成 3—15nm厚的薄膜时，都有某种程度的可见光透光性，曾被用做透明电极。但由于金属薄膜对光吸收太大，硬度低而且稳定性差，人们开始研究氧化物、氮化物、氟化物等透明导电薄膜的制备及其物理特性 。 ITO薄膜不足，凸显AZO优势 ■ ITO（ In2O3Sn ）中In和Sn元素在自然界中的储存量少，从而导致生产成本很高； ■ In和Sn材料的化学性质活泼，制备过程中工艺条件不易控制，技术难度大； ■ In和Sn的原子量较大，成膜过程中容易渗入到衬底内部，毒化衬底材料，尤其在液晶显示器件中污染现象严重。 AZO薄膜的主要特性 AZO的PECVD制备 ■PECVD 是等离子体增强化学气相沉积的简称，原理是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部形成等离子体，利用等离子化学活性很强，容易发生反应的特点，在基片上沉积出所期望的薄膜。 AZO薄膜制备装置 ■实验装置 本实验采用固态源(CH3COO)2Zn●2H2O和Al(OH)(CH3COO)2 ● 4H2O（掺杂源），使用N2气将升华成气态的反应物加至加热的衬底。真空室内采用高频放电产生等离子体，高能电子使反应物分子键断裂，产生大量的活性基团，这些基团不断吸附在基板表面，由于基团表面化学反应最终在硅片和玻璃表面生长出AZO薄膜。 AZO薄膜的成分、性能及工艺参数影响 薄膜成分分析 ■ EDAX电子能谱分析 EDAX是场发射扫描电子显微镜的附件能谱仪，用它对薄膜的成分进行初步分析,发现除了衬底材料Si 基的峰外，可以明显地观察到Zn峰和O峰的存在以及较弱的Al峰。扣除基底Si的成分和少量的杂质含量后，Zn与O的原子数比为47.32：49.83，此值稍稍偏离ZnO 的完全化学计量比1：1，而从掺Al元素的成分分析可以发现Al原子数比刚好接近这个偏离的差值，我们可以解释为：铝原子成为替位原子占据了锌原子的位子。 ■ XPS能谱分析 采用电子能谱仪对实验所制备的AZO薄膜进行XPS测试分析，激发源为MgKa。测试结果如下： 薄膜沉积速率的影响因素 ■ 我们分别研究了沉积时间、衬底温度和衬底材料对沉积速率的影响。结果如下： 温度对AZO薄膜性能的影响 ■为了探究AZO薄膜性能的影响因素，我们研究了不同衬底温度分别对薄膜表面形貌和晶体结构的影响，结果如下图所示： 膜厚对AZO薄膜光电性能的影响 从上图看出，随着薄膜厚度的增加，可见光区域平均透过率呈下降趋势。薄膜方块电阻随着膜厚的增加也呈逐渐下降趋势。 薄膜优良指数的提出 ■为了在同一材料上实现可见光区高透过率和材料的低电阻率，必须有一个折中的方法。Haacke提出了优良指数的概念，即薄膜的质量因数 ，其中T为薄膜的透射率，Rsh为薄膜的方块电阻。 总结 ■本文讨论了工艺参数对AZO薄膜沉积速率、晶体结构、表面形貌、光电特性的影响。薄膜沉积时间越长薄膜的平均沉积速率越小；衬底温度为300度左右时薄膜沉积速率高，成膜质量好；单晶Si片较普通玻璃更有利于AZO薄膜外延生长；沉积时间30min，膜厚为1060nm 时玻璃基AZO 薄膜同时具有较低的方块电阻（89Ω ）和较高的可见光平均透射率79%。透明导电薄膜的研究与发展一直是光伏电池研究的一个重要方面，尤其是近年来，AZO薄膜各种制备技术的研究方兴未艾，综合考虑，利用PECVD法制备出价格低廉、无毒的AZO透明导电薄膜，是一种有益的尝试。 论文出自《物理学报》第58卷第6 期2009 年6 月 作者系 华中科技大学电气与电子工程学院 陈兆权刘明海等 在此对作者表示感谢。 电子能谱学 PECVD制备AZO透明导电薄膜 电子能谱学 电子能谱学 * * * 对本实验的总结 AZO薄膜的成分、性能分析 AZO的PECVD制备 透明导电薄膜介绍 AZO薄膜的主要特性 导电薄膜 光电薄膜 电介质薄膜 超导薄膜 压电薄膜 磁性薄膜 薄膜材料 ■其中，金属氧化物构成的透明导电材料（transparent conducting oxide简