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ZnO复合薄膜的制备及光电特性研究

作　者: 陈薇薇
导　师: 张冰
学　校: 牡丹江师范学院
专　业: 凝聚态物理
关键词: ZnO薄膜磁控溅射 Cu、ZnO复合膜光电性能
分类号: O484.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

在制备ZnO透明导电薄膜的方法中掺杂法应用较多，而金属夹层复合结构透明导电膜具有制备简单、薄夹层又具有掺杂效果等优点，并且由于Cu导电性好且价格低廉，使得Cu、ZnO复合薄膜更具有实用意义，所以本文以ZnO、ZnO/Cu/ZnO、ZnO/Cu薄膜为主要研究对象。主要工作如下：采用反应磁控溅射法在玻璃衬底上制备ZnO薄膜，研究了衬底温度、溅射功率、工作压强、退火处理等制备工艺对ZnO薄膜光电特性的影响。通过对实验结果的分析得出，ZnO薄膜呈现出良好的c轴择优取向，可见光范围内的透射率大于80%，电阻率具有102cm量级，一定范围内适当的增加衬底温度、增加溅射功率、增大工作压强和退火处理可以提高薄膜的结晶性，衬底温度的升高会使电阻率增大。制备ZnO/Cu/ZnO、ZnO/Cu薄膜透明导电薄膜，研究了衬底温度、ZnO层厚度、Cu层厚度对薄膜光电性能的影响。实验表明，ZnO/Cu/ZnO薄膜和ZnO/Cu薄膜可见光透射率大于80%，电阻率相比ZnO薄膜有显著的降低，达到了10-4cm量级。在室温至300℃的范围内薄膜结晶性随着沉积温度的升高而增强，薄膜电阻率先减小后增加，可见光范围内的透射率略有增加；ZnO层厚度增加对薄膜的光电性能影响不大，但Cu层厚度增加会使薄膜电阻率显著降低，但同时透射率也显著减小。对比相同条件下制备的ZnO/Cu/ZnO、ZnO/Cu、ZnO单层薄膜，其中ZnO/Cu薄膜的电阻率较低，ZnO/Cu/ZnO薄膜透射率较高。

全文目录

中文摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-7
第1章绪论  7-15
  1.1 透明导电薄膜概述  7-8
  1.2 ZnO 的结构及基本性质  8-9
  1.3 ZnO 透明导电膜研究现状  9-11
    1.3.1 ZnO 单层膜及掺杂  9-10
    1.3.2 ZnO 多层复合膜  10-11
  1.4 ZnO 薄膜的应用  11-13
    1.4.1 紫外光探测器  11-12
    1.4.2 发光器件  12
    1.4.3 透明电极  12-13
    1.4.4 表面声波器件  13
  1.5 本文主要内容  13-15
第2章薄膜的制备及表征  15-25
  2.1 薄膜的制备技术  15-17
    2.1.1 真空蒸发法  15-16
    2.1.2 磁控溅射法  16
    2.1.3 溶胶-凝胶法  16-17
    2.1.4 金属有机物气相沉积法  17
  2.2 ZnO 透明导电薄膜的制备  17-22
    2.2.1 磁控溅射原理  17-19
    2.2.2 薄膜的形成  19-21
    2.2.3 设备介绍  21
    2.2.4 薄膜制备流程  21-22
  2.3 表征手段  22-25
    2.3.1 X 射线衍射仪  22-23
    2.3.2 扫描电子显微镜  23-24
    2.3.3 分光光度计  24
    2.3.4 霍尔测试  24-25
第3章 ZnO 薄膜制备及光电性能研究  25-41
  3.1 衬底温度对 ZnO 薄膜结构性能的影响  25-29
    3.1.1 结构形貌  25-27
    3.1.2 电学性能  27-28
    3.1.3 光学性能  28-29
  3.2 溅射功率对 ZnO 薄膜结构性能的影响  29-32
    3.2.1 结构形貌  29-31
    3.2.2 电学性能  31
    3.2.3 光学性能  31-32
  3.3 工作压强对 ZnO 薄膜结构性能的影响  32-36
    3.3.1 结构形貌  33-34
    3.3.2 电学性能  34-35
    3.3.3 光学性能  35-36
  3.4 退火温度对 ZnO 薄膜结构性能的影响  36-39
    3.4.1 结构形貌  36-38
    3.4.2 电学性能  38
    3.4.3 光学性能  38-39
  3.5 本章小结  39-41
第4章 Cu、ZnO 复合薄膜的制备及光电性能研究  41-55
  4.1 衬底温度对 Cu、ZnO 复合薄膜光电性能的影响  41-45
    4.1.1 结构形貌  42-43
    4.1.2 电学性能  43-44
    4.1.3 光学性能  44-45
  4.2 ZnO 层厚度对 Cu、ZnO 复合薄膜光电性能的影响  45-48
    4.2.1 结构  46
    4.2.2 电学性能  46-47
    4.2.3 光学性能  47-48
  4.3 Cu 层厚度对 Cu、ZnO 复合薄膜光电性能的影响  48-52
    4.3.1 结构  49-50
    4.3.2 电学性能  50-51
    4.3.3 光学性能  51-52
  4.4 三种结构 ZnO 基透明导电薄膜的性能比较  52-54
    4.4.1 结构  52-53
    4.4.2 电学性能  53
    4.4.3 光学性能  53-54
  4.5 本章小结  54-55
第5章论文总结  55-57
参考文献  57-62
攻读硕士学位期间发表的学术论文  62-63
致谢  63

ZnO复合薄膜的制备及光电特性研究

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