反应磁控溅射法制备F掺杂ZnO(FZO)薄膜的结构和透明导电性能

O472; 以Zn/ZnO/ZnF2混合物为靶材,在衬底温度(Ts)为150℃和300℃、溅射气氛为Ar+O2和Ar+H2下反应溅射制备F掺杂ZnO(FZO)薄膜,研究气体流量、Ts以及溅射气氛对薄膜结构及透明导电性能的影响.结果表明:对于Ar+O2下制备的FZO薄膜,Ts=300℃时有利于制备出具有(002)择优取向、结晶度高、压应力低且透明导电性能较好的薄膜.对于Ar+H2下制备的薄膜,Ts增大到300℃虽然提高了薄膜结晶度和透光性,降低了压应力,但薄膜厚度明显降低,薄膜导电性能变差.比较两种气氛下制备的FZO薄膜,发现Ar+H2下制备的薄膜可在150℃和0.8～3.2 mL·min-1的...

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Published in材料工程 Vol. 49; no. 11; pp. 98 - 104
Main Authors 祝柏林, 郑思龙, 谢挺, 吴隽
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 武汉科技大学 省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室,武汉 430081 20.11.2021
Subjects
复合靶材;反应溅射;FZO薄膜;透明导电性;禁带宽度
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ISSN1001-4381
DOI10.11868/j.issn.1001-4381.2021.000132

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Summary:O472; 以Zn/ZnO/ZnF2混合物为靶材,在衬底温度(Ts)为150℃和300℃、溅射气氛为Ar+O2和Ar+H2下反应溅射制备F掺杂ZnO(FZO)薄膜,研究气体流量、Ts以及溅射气氛对薄膜结构及透明导电性能的影响.结果表明:对于Ar+O2下制备的FZO薄膜,Ts=300℃时有利于制备出具有(002)择优取向、结晶度高、压应力低且透明导电性能较好的薄膜.对于Ar+H2下制备的薄膜,Ts增大到300℃虽然提高了薄膜结晶度和透光性,降低了压应力,但薄膜厚度明显降低,薄膜导电性能变差.比较两种气氛下制备的FZO薄膜,发现Ar+H2下制备的薄膜可在150℃和0.8～3.2 mL·min-1的H2流量范围内得到更好的透明导电性能(电阻率为3.5×10-3Ω·cm,可见光平均透光率为87％).讨论Ar+H2气氛时H等离子的刻蚀作用与H掺杂、A r+O 2气氛时O离子的轰击作用与薄膜氧缺陷的变化、Ts升高时沉积原子反应活性与迁移能力增强以及Eg与载流子浓度的关系.
ISSN:1001-4381
DOI:10.11868/j.issn.1001-4381.2021.000132