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磁控溅射制备透明导电氧化物薄膜一些研究

作　者: 郑丁葳
导　师: 赵强
学　校: 华东师范大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: ZnO 透明导电氧化物薄膜直流磁控溅射光电特性
分类号: TN304.05
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 230次
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内容摘要

ZnO是一种宽禁带半导体材料,被广泛应用于压电器件,发光器件,紫外探测器,透明导电薄膜等领域。近年来,ZnO透明导电薄膜的研究发展备受关注。本文综合论述了透明导电薄膜尤其是ZnO薄膜的研究进展及应用前景,介绍了薄膜的制备技术和一些分析方法,研究了ZnO薄膜的制备条件对其光电特性的影响。另一方面,本研究通过分析热处理对LaNiO3薄膜导电性能的影响提出了对提高ZnO薄膜导电性能的一些建议。首先,在不同氧分压下,采用直流磁控溅射锌靶制备ZnO薄膜,发现当氧分压达到20%后薄膜的透明性好并且具有很高的电阻率,另外,随着氧分压的增加,薄膜的光学折射率、晶面间距和内应力也在逐渐增大。薄膜的晶粒尺寸大小除了受到内应力的影响外,还受到薄膜厚度等因素的影响。薄膜的带隙变化具有明显的尺寸效应。在对Zn0薄膜进行了10分钟800℃热处理后,薄膜的电阻率下降到了0.3O?cm。其次,由于本征ZnO不导电,我们对ZnO薄膜掺铝作为施主杂质,对Zn、Al靶在O2、Ar气氛下直流共溅射制备高度(002)取向的掺铝氧化锌薄膜,通过改变Al靶的溅射功率可改变薄膜中Al的含量。在掺Al的前后,薄膜的光学折射率具有较大幅度的变化,这是由于掺杂Al对晶格中的电子分布状况产生影响导致了E0和Ed的减小。在室温下制备的掺铝ZnO薄膜导电性能不理想,而光谱分析结果表明薄膜内具有丰富的载流子,这可能是由于薄膜内存在的晶格缺陷引起载流子局域化从而降低薄膜的导电性能。在对ζ=2.68wt%的AZO薄膜进行了10分钟600℃热处理后,薄膜的电阻率下降到了5×10-2O?cm。最后,本文分析了热处理对LaNiO3薄膜导电性能的影响,发现热处理可以使LaNiO3薄膜的晶格氧含量下降,从而导致LaNi03薄膜的导电能力下降。事实上热处理可以影响薄膜的化学成分,从而改变薄膜的导电能力。

全文目录

目录  5-7
摘要  7-8
Abstract  8-9
第一章绪论  9-15
  1.1 透明导电薄膜的应用  9-11
  1.2 透明导电薄膜的种类及特点  11-13
  1.3 本文的研究内容  13-15
第二章制备及测试方法  15-21
  2.1 磁控溅射  15-17
  2.2 结构和形貌表征技术-X射线衍射(XRD)  17-18
  2.3 薄膜方阻及电阻率的测试  18-20
  2.4 扫描电子显微镜(SEM)  20
  2.5 其他测试技术  20-21
第三章光谱分析技术  21-25
  3.1 薄膜材料的光学透射谱  21
  3.2 包络法  21-23
  3.3 单振子模型  23-25
第四章不同氧分压对ZnO薄膜的影响  25-33
  4.1 引言  25
  4.2 实验过程  25
  4.3 实验结果和讨论  25-32
  4.4 结论  32-33
第五章掺铝对ZnO薄膜的影响  33-41
  5.1 引言  33
  5.2 实验  33-34
  5.3 结果与分析  34-39
  5.4 结果和讨论  39-41
第六章数值模拟氧含量对LaNiO_3薄膜导电性能的影响  41-48
  6.1 引言  41
  6.2 实验  41-42
  6.3 热处理实验结果  42-43
  6.4 数值模拟  43-46
  6.5 结论  46-48
总结  48-49
参考文献  49-52
硕士期间发表的文章  52-53
致谢  53

磁控溅射制备透明导电氧化物薄膜一些研究

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