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反应溅射法制备azo薄膜的结构和透明导电性能

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人工晶体学报 2019年第3期48卷 443-449页

作者：祝柏林李昆鹏谢挺吴隽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

不同于常用的金属或氧化物靶材,本研究以表面粘贴Al片的Zn/Zn O混合物(Al@Zn/Zn O)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Al掺杂Zn O(azo)薄膜。通过干涉显微镜、XRD、Hall效应测试仪、紫外-可见... 详细信息

不同于常用的金属或氧化物靶材,本研究以表面粘贴Al片的Zn/Zn O混合物(Al@Zn/Zn O)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Al掺杂Zn O(azo)薄膜。通过干涉显微镜、XRD、Hall效应测试仪、紫外-可见分光光度计研究了Ts以及O2和H2流量对薄膜结构及透明导电性能的影响。结果发现,随O2流量增加,两种Ts下制备的azo薄膜保持(002)择优取向,薄膜中压应力呈下降的趋势,而薄膜结晶度趋向于先增加后略有下降。薄膜的导电性能随O2流量增加呈逐渐增强的趋势。当O2流量高于一定值时,薄膜可以获得较高的可见光透过率,因此达到较高的品质因子。当Ts从150℃增加到300℃,薄膜的压应力降低,结晶度提高,但导电性未见明显提高。另外,薄膜禁带宽度主要由薄膜中压应力决定。与Ar+O2下制备的azo薄膜相比,Ar+H2气氛下制备的薄膜基本上为非晶态,其导电性能差,而可见光透过率较高、禁带宽度较大。

关键词：复合靶材反应溅射 azo薄膜透明导电性禁带宽度品质因子

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双靶共溅射制备azo薄膜的光电性能研究

半导体光电 2021年第5期42卷 656-661页

作者：冯媛媛邓军许晓芳贺鑫宋钊北京工业大学信息学部光电子技术教育部重点实验室北京100124

采用双靶共溅射的方法制备了光电性能较好的掺Al氧化锌(azo)薄膜,利用X射线衍射仪、霍尔测试仪、SEM等多种技术手段研究了不同的Al溅射功率和快速退火条件对azo薄膜的影响,发现azo薄膜在Al溅射功率为15W、退火温度为400℃时性能最佳。... 详细信息

采用双靶共溅射的方法制备了光电性能较好的掺Al氧化锌(azo)薄膜,利用X射线衍射仪、霍尔测试仪、SEM等多种技术手段研究了不同的Al溅射功率和快速退火条件对azo薄膜的影响,发现azo薄膜在Al溅射功率为15W、退火温度为400℃时性能最佳。当Al溅射功率为15W时,其电阻率最低为6.552×10^(-4)Ω·cm,可见光波段(400~700nm)平均透过率超过92%。随着Al溅射功率的增大,可见光波段的透过率逐渐减小,红外波段(2.5~20μm)的透过率逐渐增大,最大为40%。

关键词： azo薄膜双靶共溅射 Al溅射功率快速退火红外

azo薄膜的制备及其在硅基薄膜太阳电池中的应用

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AZO薄膜的制备及其在硅基薄膜太阳电池中的应用

作者：李亮亮北京交通大学

学位级别：硕士

透明导电氧化物薄膜是薄膜太阳电池中的一个重要结构,因具有良好的光电性能而被广泛地应用在薄膜太阳电池的前电极和背电极。高质量的透明导电氧化物薄膜是进一步提高太阳电池效率的关键所在。azo(掺铝氧化锌)是近些年来研究较多的新型... 详细信息

透明导电氧化物薄膜是薄膜太阳电池中的一个重要结构,因具有良好的光电性能而被广泛地应用在薄膜太阳电池的前电极和背电极。高质量的透明导电氧化物薄膜是进一步提高太阳电池效率的关键所在。azo(掺铝氧化锌)是近些年来研究较多的新型透明导电材料,具有成本低廉、资源丰富、无污染的优势,并且具有优良的光电特性,因此广泛应用在薄膜太阳电池中,被认为是最具发展潜力的材料之一。本文采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备了azo透明导电膜,研究了氩气压强、氩气流量、衬底与靶材之间的距离对azo透明导电膜光电性能的影响,优化了制备azo薄膜的工艺参数。为了进一步降低薄膜的电阻率,我们采取了在氩气氛围中通入H2的方法对azo薄膜进行氢化处理。氢化处理后的azo薄膜在厚度为230nm的情况下,薄膜的方块电阻为40.8Ω/(?),是相同条件下未氢化薄膜方块电阻的1/6,可见光的平均透过率在87%以上。结果表明,对azo薄膜的氢化处理能够有效地提高薄膜的电学性能。将优化后的azo透明导电膜应用在非晶硅锗太阳电池的背反射电极,结果表明在500-900nm波段,太阳电池的QE曲线显著增加,电流密度由原来的12.1mA/cm2增加到了14.9mA/cm2,电池效率提高了1%。此外,在石英片和硅片上制备了石墨烯薄膜,制备的薄膜分布均匀,生长较好。然后采用相同的方法在azo薄膜表面生长了石墨烯薄膜,经原子力显微镜表征发现,生长了石墨烯的azo薄膜表面变得粗糙。对其光电性能进行测试,发现方块电阻变大,其平均透过率与azo薄膜相比相差不大。最后,在柔性衬底聚酰亚胺上,通过射频磁控溅射的方法生长了azo透明导电膜。结果发现,该薄膜在厚度为610nm时,方块电阻仅为16.7Ω/(?)。在聚酰亚胺衬底上生长的azo薄膜的平均透过率在89%以上。

关键词： azo薄膜射频磁控溅射透过率电阻率石墨烯太阳电池

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azo薄膜的制备技术及其电学性能研究

AZO薄膜的制备技术及其电学性能研究

作者：丁铮长春理工大学

学位级别：硕士

Al掺杂ZnO(azo)薄膜因其原材料丰富无毒、制造成本低和光电性能优异等特点,逐步取代了铟锡氧化物(ITO)薄膜,成为了目前研究最广泛的半导体氧化物薄膜。由原子层沉积法(ALD)制备的ZnO/AlO纳米叠层薄膜因其宽范围的电阻率能够满足微通道... 详细信息

Al掺杂ZnO(azo)薄膜因其原材料丰富无毒、制造成本低和光电性能优异等特点,逐步取代了铟锡氧化物(ITO)薄膜,成为了目前研究最广泛的半导体氧化物薄膜。由原子层沉积法(ALD)制备的ZnO/AlO纳米叠层薄膜因其宽范围的电阻率能够满足微通道板打拿极导电层对电阻的要求,成为了微通道板打拿极导电层的一种材料选择。本文基于微通道板(MCP)打拿极导电层薄膜的电阻要求,分别通过原子层沉积法和溶胶凝胶法(Sol-gel)制备了高阻的azo薄膜,并对制备出的薄膜样品进行了扫描电子显微镜测试(SEM)、原子力显微镜测试(AFM)和薄膜方块电阻测试。通过对测试结果的分析讨论,研究了沉积温度、叠层比例和退火处理对ALD-ZnO/AlO薄膜表面形貌和电学性能的影响;研究了薄膜组分和热处理工艺对Sol-gel-azo薄膜表面形貌和电学性能的影响。最终得到了以下结论:1)ALD法制备ZnO/AlO薄膜的沉积温度窗口为170℃00℃,当沉积温度高于170℃时,ZnO/AlO薄膜方阻的数量级达到10,可以满足微通道板打拿极导电层的电阻要求。2)对于AlO循环百分比为50%的ALD-ZnO/AlO薄膜,当子循环系数k≥10时,薄膜的横截面SEM测试图中可以观察到明显的叠层结构;4≤k≤7时,薄膜方阻数量级在100之间,满足微通道板打拿极导电层电阻要求。3)随着Al含量的增加,Sol-gel-azo薄膜的晶粒尺寸变小,薄膜表面粗糙度降低;薄膜的电阻随Al含量的增加而变大,当Al含量在50%0%之间时,薄膜方阻的数量级在100范围内,满足微通道板打拿极导电层电阻的要求。4)随着退火温度的增加,Sol-gel-azo薄膜的表面粗糙度降低,在退火温度为550℃时,表面粗糙度为0.810 nm,薄膜的电阻随退火温度的增加呈下降趋势;随着退火时间的增加,薄膜中的晶粒逐渐长大并趋向于六边形结构,且薄膜的电阻先增大后减小。

关键词： azo薄膜电学性能原子层沉积溶胶凝胶退火处理微通道板

azo薄膜的制备及其在太阳能电池中的应用研究

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AZO薄膜的制备及其在太阳能电池中的应用研究

作者：周辰清华大学

学位级别：硕士

透明导电氧化物薄膜因其具有较高的电导率、可见光透过率较高，在太阳能电池、液晶显示等领域应用广泛。ITO（Sn掺杂InO）薄膜是其中最性能最好的一种而得到广泛的应用。然而，按照目前的消耗量，世界上In的储量只能使用18年。另外，IT... 详细信息

透明导电氧化物薄膜因其具有较高的电导率、可见光透过率较高，在太阳能电池、液晶显示等领域应用广泛。ITO（Sn掺杂InO）薄膜是其中最性能最好的一种而得到广泛的应用。然而，按照目前的消耗量，世界上In的储量只能使用18年。另外，ITO薄膜具有毒性，易脆以及在还原性气氛中不稳定等缺点，因此目前需要寻找一种新型透明导电薄膜。azo（Al掺杂ZnO）薄膜是一种可替代的材料。它具有原料丰富，无毒，在红外区透明度高等优点，因而可被应用在太阳能电池上。但是，相比于ITO薄膜，azo薄膜的导电性略显不足，有待提高。本实验利用直流磁控溅射法和溶胶-凝胶法制备azo透明导电薄膜。我们研究溅射电流、本底真空和退火温度等因素对薄膜电学性能的影响。经优化改进后，azo透明导电薄膜的电阻率达到3.4×10-4Ωcm，绝对透光率达到90%。研究不同的薄膜退火温度、Al3+掺杂浓度等条件对azo透明导电膜微观形貌、电学及光学性能的影响。结果表明，退火温度、Al3+掺杂浓度和预热处理温度都会对薄膜的电性能、光性能产生影响。经优化改进制备的azo透明导电薄膜的电阻率达到1.8×10-3Ωcm，绝对透光率达到94%。比较使用磁控溅射和溶胶凝胶法制备的azo薄膜之间的差异，分析其能级结构，并将这两种方法制备的azo薄膜作为的透明电极制作钙钛矿型太阳能电池，获得3.6%的光电转换效率。

关键词：透明导电薄膜 azo薄膜直流磁控溅射溶胶凝胶钙钛矿型太阳能电池

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azo薄膜的制备及性能研究

AZO薄膜的制备及性能研究

作者：袁露华中科技大学

学位级别：硕士

Al掺杂的ZnO(azo)薄膜作为一种新兴的半导体光电材料,不仅具有高电导率,可见光范围的高透过率,而且储量丰富,价格低廉,在氢等离子体中稳定性好,现已成为替代ITO薄膜的首选材料。本文采用实验室自制的超高密度的azo陶瓷靶材,运用射频磁... 详细信息

Al掺杂的ZnO(azo)薄膜作为一种新兴的半导体光电材料,不仅具有高电导率,可见光范围的高透过率,而且储量丰富,价格低廉,在氢等离子体中稳定性好,现已成为替代ITO薄膜的首选材料。本文采用实验室自制的超高密度的azo陶瓷靶材,运用射频磁控溅射法制备了azo薄膜,用XRD、SEM、四探针测试仪、紫外-可见分光光度计对薄膜的性能进行表征和分析,研究了不同的工艺参数对薄膜结构,形貌,电学,光学性能的影响,并试探性的研制了azo/ ZnO、ITO/ azo复合薄膜。主要结论如下: XRD和SEM的分析表明,所有azo薄膜均具有C轴方向的择优取向。随着薄膜基底温度的增加,薄膜的结晶性能变好,但当高于450℃后,由于高温接近玻璃的熔点导致薄膜结晶性变差。溅射功率的提高有利于提高薄膜的结晶性能。薄膜在较低的氧氩比(0.1%)下,薄膜结晶性能变差,但较高的氧氩比有利于薄膜的(002)面择优生长。薄膜的电阻率随着基底温度的增加而降低,温度大于450℃后,电阻率又增加。随着溅射时间的增加,薄膜的电阻率降低,这是由于薄膜厚度增加,晶粒长大,晶界散射降低,迁移率提高。薄膜的电阻率随着溅射功率的增加而减小,这是由于功率的增加可以同时增加载流子浓度和迁移率。随着靶基距的增加,薄膜的电阻率增加,这是因为靶基距的增加减少了溅射离子与其他粒子的碰撞,从而降低了溅射产率和粒子能量;但是靶基距过小会增加薄膜的电阻率。电阻率随气压的增加先减后增,在0.3Pa时具有最低的电阻率。随着氧分压的增加,薄膜的电阻率升高。薄膜的透过率随温度的增加先增后减,在400℃时,透过率最大为84.47%。溅射时间的增加会导致薄膜透过率的下降,在200℃的基底温度下azo薄膜的短波吸收限会随溅射时间的增加向长波方向移动。随着功率的增加,薄膜的透过率降低。随着靶基距的增加,薄膜的透过率呈增加趋势。薄膜的透过率随着溅射气压、氧氩比的增加均呈先增后减的趋势。 ZnO缓冲层的加入有利于提高azo薄膜的结晶性能,且随azo薄膜,ZnO薄膜厚度的增加结晶性能变好。增加ZnO缓冲层的厚度有利于提高薄膜的电导率和透过率。ITO/ azo复合薄膜具有良好的电导率,随着azo薄膜溅射时间的增加, ITO/ azo复合薄膜的电阻率下降,透过率降低,制得的复合膜电阻率的最低值可达1.27×10Ω·cm。

关键词： azo薄膜磁控溅射溅射参数光电性能

直流磁控溅射技术低温制备高电导和高透明的氢掺杂azo薄膜

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真空科学与技术学报 2017年第2期37卷 161-164页

作者：刘智徐晴谷锦华卢景霄郑州大学物理工程学院材料物理教育部重点实验室郑州450052

采用直流磁控溅射的方法制备掺铝氧化锌(azo)透明导电薄膜,通过溅射过程中加入氢气的方法来降低azo薄膜的电阻率。结果表明:通过加入氢气的方法能有效降低azo薄膜的电阻率;在衬底温度为225℃的低温条件下,通过优化其它沉积参数,制备了... 详细信息

采用直流磁控溅射的方法制备掺铝氧化锌(azo)透明导电薄膜,通过溅射过程中加入氢气的方法来降低azo薄膜的电阻率。结果表明:通过加入氢气的方法能有效降低azo薄膜的电阻率;在衬底温度为225℃的低温条件下,通过优化其它沉积参数,制备了电阻率最低为4.5×10^(-4)Ω·cm、可见光区平均透光率在90%的优质azo薄膜。这说明在溅射过程中引入一定流量的氢气,H可以起到掺杂作用,提高azo薄膜的电导率。

关键词： azo薄膜氢掺杂直流磁控溅射电阻率

柔性基底azo薄膜制备及其红外发射率身性能研究

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材料工程 2009年第S1期37卷 293-297页

作者：李静王智勇何山望咏林武建华陈洁温培刚北京航空材料研究院北京100095

利用反应磁控溅射,用不同掺杂比的锌铝合金靶材,在PI有机柔性基底表面制备了附着力良好、电阻率低的透明azo薄膜,利用AFM,XRD、分光光度计、四电子探针等分析测试技术对azo薄膜的形貌、结构、光电性能等进行了表征。并对性能良好的azo... 详细信息

利用反应磁控溅射,用不同掺杂比的锌铝合金靶材,在PI有机柔性基底表面制备了附着力良好、电阻率低的透明azo薄膜,利用AFM,XRD、分光光度计、四电子探针等分析测试技术对azo薄膜的形貌、结构、光电性能等进行了表征。并对性能良好的azo薄膜在(3~5μm)和(8~14μm)两个大气窗口的红外发射率身性能进行了研究。

关键词： azo薄膜反应磁控溅射红外发射率

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脉冲激光沉积azo薄膜及其光学性质研究

激光杂志 2008年第5期29卷 79-80页

作者：江超王又青湖北师范学院生化分析湖北省重点实验室黄石435002 华中科技大学光电子科学与工程学院武汉430074

给出了在氧气气氛中利用单束脉冲激光交替作用锌靶和铝靶进行掺铝氧化锌(azo)透明导电薄膜的脉冲激光沉积(PLD)新方法,分析了该方法的特点与优点,并与利用ZnO陶瓷掺杂靶制备azo薄膜的方法进行了对比。利用该方法分别在玻璃片和硅片上制... 详细信息

给出了在氧气气氛中利用单束脉冲激光交替作用锌靶和铝靶进行掺铝氧化锌(azo)透明导电薄膜的脉冲激光沉积(PLD)新方法,分析了该方法的特点与优点,并与利用ZnO陶瓷掺杂靶制备azo薄膜的方法进行了对比。利用该方法分别在玻璃片和硅片上制备了azo薄膜,用SEM观察了薄膜的表面型貌,用X射线衍射谱(XRD)研究厂薄膜的结构,最后通过透射光谱分析了制备的透明导电膜在可见光区的透射性能。实验结果表明:利用该方法能够制备出性能优越的azo功能薄膜。

关键词：脉冲激光沉积 azo薄膜交替打靶 XRD