射频磁控溅射法制备IMO薄膜结构及性能的研究.pdf

武汉理l:人学坝Ij学位论义中文摘要中又捅斐透明导电氧化物(TCO)薄膜材料具有禁带宽、可见光谱区光透射率高和电阻率低等共同的光电特性,广泛地f娩用于平面显示器件、太阳能电池、反射热镜、气体敏感器件、特殊功能窗口涂层及其他光电子、微电子、真空电子器件等领域。目前透明导电氧化物薄膜主要包括In203、Sn02、ZnO、CdO及其掺杂体系。前人的实验发现,在IIl203薄膜中掺入Mo后,薄膜的电阻率会急剧下降。由于掺杂的Mo以M06+离子代替In203中In3+离子,M06+和IIl3+离子的价态差为3,使得薄膜在少量的掺杂条件下就可以获得较多的自由载流子,从而具有高的载流子迁移率和低的光学吸收;IMO薄膜因此很快成为新型TCO薄膜中的研究热点。。研究了铝掺杂量和基片温度等参数对IMO薄膜结构和光电性能的影响。利用XRD、SEM等分析手段对薄膜进行表征与分析;制备了结晶性良好、电阻率较低的IMO薄膜。主要的研究结果及分析如下:1、从不同IMO薄膜SEM表面形貌图中可以看出,IMO薄膜样品表面较为平整,薄膜表面颗粒均匀致密。同时随着钼掺量的增加,薄膜颗粒的粒径随之减小。()(】m)显示IMO薄膜具有与In203相同的方铁锰矿结构,没有观察到Mo或其氧化物的结构特征谱线,表明在掺入Mo原子以后,Mo:In203薄膜并没有改变纯In203薄膜的结构或形成新的品格结构。本研究中掺杂量的改变范围对IMO薄膜的晶格结构以及晶粒尺寸的影响不大。在基片温度为350℃左右时,并具有(222)面的择优取向的生长,但是在较低的温度下生长出来的薄膜结晶性能较差,只有一个非晶鼓包而没有明显的衍射峰,随着基片温度的增加,衍射峰逐渐增大,薄膜的结晶性能也逐渐提高。因此适当提高基片的温度,可以制备出结构性能较好的蹦O薄膜。3、制备IMO薄膜较好的工艺条件为:,m,基底温度为350℃,溅射功率为200W。,。Q-cm,。s~,×1015cm~,可见光范围()平均可见光透过率大于80%。4、研究表明,掺杂浓度和基底温度均对采用陶瓷靶的射频磁控溅射法制备的薄膜的光电性能有很大影响。在较高的基底温度和合适的工艺参数(沉积气压、氩气流量及溅射功率)下,溅射粒子获得能量沉积在基底表面,得到结晶较好的IMO薄膜,从而具有高的可见光透过率。武汉理1i人学坝lj学位论义5、根据体系磁性产生的机理,IMO薄膜可能具有一定的磁性。因此测试了IMO薄膜的磁性能,并研究了不同基底温度和Mo掺量对薄膜磁性能的影响。实验结果表明,在掺入Mo后,具有一定的磁性,饱和磁化矩在100emu/cm3左右。磁性能的变化规律随着基底温度升高而增大,随着Mo掺杂浓度提高而增大。关键词:透明导电氧化物,氧化铟,磁控溅射法,电阻率,光透过性,磁性能武汉理T人学硕Ij学位论义ABSTRACTTransparentConductiveOxide(TCO)thinfilmsexhibitveryimpressiveproperties,,hightransmittanceofvisiblelight,highreflectivityofinfraredlightandothercharacteristicsofsemiconductor,andhavebeenusedinmanyfields,suchasflat-paneldisplays,solarcells,sensorofgas,,like,ZnO,-,opticalandstructurepropertiesofIMOfilmsondepositionparameters,suchassubstratetemperatureandModopingcontent,