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近年来,随着短波长光电器件的逐渐广泛应用,直接宽禁带半导体材料的研究越来越受到人们的重视。Zn0基薄膜在光电器件、高温电子器件、透明电子器件等方面具有重要的应用,被认为是继Ⅱ、O薄膜之后最有发展潜力的透明导电薄膜材料。 本文采用常压固相烧结工艺制备了高致密度的M9x2n1_。O:Al(ZMO:Al)陶瓷靶材。研究了烧结工艺和Mg掺杂量对陶瓷靶材微观结构和性能的影响。结果表明:烧结工艺通过加入℃保温点后在℃烧结,明显改善了靶材的综合性能,提高了靶材的成品率;随着Mg掺杂量的增加,靶材由纤锌矿结构(z<0.3)逐渐过渡到立方结 在常温和纯氩气气氛中,采用射频磁控溅射法在石英玻璃衬底上制备了ZMO:Al紫外光透明导电薄膜,探索了薄膜的最佳制备条件和工艺参数,并系统地也研究了Mg掺杂量、溅射功率、氩气压强、生长时间和退火处理对薄膜的微观结构以及光电性能的影响。研究结果表明:所制备的ZMO:Al薄膜沿c轴取向生长,在近紫外区透明导电;ZMO:Al(x≤.4)薄膜中没有Mg0分离相,电阻率随Mg掺杂量的增加而降低,禁带宽度随Mg掺杂量增加而增大;随溅射功率昀增大,ZMO:Al薄膜的生长速率增加,晶化程度变好,晶粒增大;薄膜的电阻率随溅射功率的增大而减小,当溅射功率大于W后,电阻率略有回升;薄膜在可见光范圈内的平均透过率随溅射功率的增大逐渐下降,光学带隙逐渐减小;不同溅射氩气压强下制备的ZMO:Al薄膜,随着溅射压强的增加,薄膜的衍射峰强度增大,半高峰宽减小;薄膜的电阻率随溅射压强的增大而减小,由-2.crn下降到-2.crn,当溅射压强大于.OPa后,薄膜的电阻率略有增大;在可见光区薄膜的平均透过率都达到了Vo以上,薄膜的带隙宽度大约为.85eV;随着生长时间的增加,薄膜的衍射峰强度逐渐增加,半高峰宽减小,晶化程度变好。ZMO:Al薄膜的电阻率随着生长时间的延长而逐渐下降;薄膜生长时间对薄膜的透射率影响显著,随着生长时间的延长薄膜的透过率逐渐降低,但平均透射率在Vo以上,样品的带隙宽度从.83eV下降到.7leV;对ZMO:Al薄膜进行氩气退火处理,随着退火温度的升高,衍射峰的强度增大,半高峰宽减小,晶粒增大,说明薄膜的晶化程度随着退火温度的升高而变好;薄膜的电阻率随着退火温度的升高逐渐降低;℃退大后,薄膜的透射率仍保持在Vo以上,禁带宽度略有增加,大小为.93eV。 采用射频磁控溅射法在石英玻璃衬底上制备ZMO:Al薄膜最佳工艺参数为:溅射功率W,溅射压强.OPa,溅射时间min,然后在氩气中进行℃退火处理。在上述条件下制备的ZMO:Al(x-0.2)薄膜的电阻率为-2.crn,薄膜在可见光区的平均透过率达到了Vo以上,禁带宽度为.93eV。