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华中科技大学
硕士学位论文
GZO薄膜的制备及其光电性能研究
姓名:王小伟
申请学位级别:硕士
专业:材料学
指导教师:李晨辉
2011-01
华中科技大学硕士学位论文
摘要
ZnO基透明导电氧化物薄膜有优良的光学和电学性能。掺杂 Ga 到 ZnO薄膜(GZO)
中时,GZO 薄膜的晶格畸变能会比较小,在室温条件下制备 GZO 薄膜的光学和电学
性能也比较优良。本文使用磁控溅射法沉积 GZO 透明导电薄膜。
本实验采用自制的 GZO 氧化物靶材在 FJL560 型高真空磁控溅射与离子束溅射
复合镀膜仪器上制备透明导电薄膜。通过改变溅射工艺参数:溅射时间、基底温度、
溅射压强、靶基距和溅射功率,研究这些工艺参数对 GZO 薄膜结构特性、电学性能
和光学性能的影响。用 XRD、SEM、SPM、四探针和紫外-可见分光光度计对 GZO
薄膜的各种特性进行表征,分析这些数据图形得出不同溅射工艺参数对 GZO 薄膜结
构特性和光电性能的影响。
XRD、SEM 和 SPM 的分析表明,基底温度在室温,改变溅射时间,GZO 薄膜
都具有(002)方向择优取向峰;基底温度在 250℃时,(002)衍射峰强度最高;随
基底温度升高,薄膜表面越来越平整。增加溅射压强可以减小 GZO 薄膜的表面粗糙
度, 时,GZO 薄膜表面粗糙度是 。基底温度在室温,改变靶基距主要
影响(002)衍射峰的强度;基底温度在 350℃时,改变靶基距,薄膜的结晶取向会
发生改变。基底温度在 350℃时,改变溅射功率,薄膜都有(103)方向上的衍射峰。
研究发现,基底温度对 GZO 薄膜的光电性能影响很大。基底温度在室温,薄膜
有最优电阻率 ×10-3Ω·cm,透过率平均达到 85%以上;基底温度在 350℃,薄膜有
最低电阻率 ×10-4Ω·cm,同等条件下薄膜的平均可见光透过率在 75%左右。溅射
时间主要影响 GZO 薄膜的膜厚,溅射时间过短,薄膜的电阻率会很高。基底温度在
室温条件时,靶基距的高低对 GZO 薄膜电阻率影响较大。溅射功率主要影响 GZO
薄膜结晶度的好坏,功率较低时,晶粒生长能力不强,结晶不好;功率过高时,溅
射粒子会轰击薄膜表面,引起表面粗糙度的增加。

关键词:GZO 薄膜透明导电氧化物结构特性电阻率可见光透过率
I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
ZnO-based transparent conductive oxide thin films have excellent optical and
electrical properties. ZnO thin films doped with Ga(GZO) has two paring
to AZO thin film. Firstly, the crystal lattice distortion energy of the film is relatively small.
What's more, GZO films prepared at room temperature have excellent electrical and
optical properties. This paper selected ron sputtering to prepare GZO thin films.
In this paper, self-made GZO oxide targets have been used in FJL560 ron
sputtering and ion plating equipment instrument to prepare transparent conductive film.
By changing the sputtering process parameters (deposition time, substrate temperature,
sputtering pressure, target substrate distance and sputtering power), we have studied the
influences of the process parameters to the structural properties, electrical properties and
optical properties of GZO thin films. Using XRD, SEM, SPM, four-probe and UV