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H2 气对脉冲磁控溅射铝掺杂氧化锌薄膜性能的影响

李林娜 陈新亮 王斐 孙建 张德坤 耿新华 赵颖

H2 气对脉冲磁控溅射铝掺杂氧化锌薄膜性能的影响

李林娜, 陈新亮, 王斐, 孙建, 张德坤, 耿新华, 赵颖
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  • 实验采用脉冲磁控溅射法制备铝掺杂氧化锌(AZO)薄膜.为了进一步提高AZO薄膜的光电性能,在溅射过程中加入一定流量的氢气,以高纯ZnO ∶Al2O3陶瓷靶为溅射靶材,制备AZO/H透明导电薄膜.通过测试薄膜的结构特性、表面形貌及其光电性能,详细地研究了氢气流量对AZO薄膜性能的影响.溅射过程中引入氢气,可以促进薄膜的晶化,提高薄膜的迁移率和透过率(400—1100 nm).采用纯氩气溅射制备AZO薄膜的电阻率为5.664×10-4 Ω·cm
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号:2006CB202602,2006CB202603)、国家高技术研究发展计划(批准号:2009AA050602)、天津市应用基础及前沿技术研究计划(批准号:09JCYBJC06900)和中央高校基本科研业务费专项资金资助的课题.
    [1]

    Chen X L, Geng X H, Xue J M, Zhang D K, Hou G F, Zhao Y 2006 J. Crystal Growth 296 43

    [2]

    Meier J, Kroll U, Dubail S, Golay S, Fay S, Dubail J, Shah A 2000 Photovoltaic Specialists Conference (Conference Record of the 28th IEEE) AK: Anchorage, USA, September 15—22, 2000 p746

    [3]

    Chen X L, Xue J M, Zhang D K, Sun J, Ren H Z, Zhao Y, Geng X H 2007 Acta Phys. Sin. 56 1563(in Chinese) [陈新亮、薛俊明、张德坤、孙 建、任慧志、赵 颖、耿新华 2007 物理学报 56 1563]

    [4]

    Dewald W, Sittinger V, Werner W, Jacobs C, Szyszka B 2009 Thin Solid Films 518 1085

    [5]

    Duan L W, Xue J M, Yang R X, Zhao Y, Geng X H 2008 J. Optoelectron. Laser 19 1206 (in Chinese) [段苓伟、薛俊明、杨瑞霞、赵 颖、耿新华 2008 光电子·激光 19 1206]

    [6]

    Sittinger V, Ruske F, Werner W, Szyszka B, Rech B, Hüpkes J, Schöpe G, Stiebig H 2006 Thin Solid Films 496 16

    [7]

    Ellmer K, Klein A, Rech B 2008 Transparent Conductive Zinc Oxide (New York: Springer) p36

    [8]

    Müller J, Rech B, Springer J, Vanecek M 2004 Sol. Energ. 77 917

    [9]

    Patterson A L 1939 Phys. Rev. 56 978

    [10]

    Tark S J, Ok Y W, Kang M G, Lim W M, Kim D 2009 J. Electroceram. 23 548

    [11]

    Chris G, Walle V 2000 Phys. Rev. Lett. 85 1012

    [12]

    Liu E K, Zhu B S, Luo J S 2005 Semiconductor Physics (4th Ed.)(Beijing: National Defence Industry Press) p256 (in Chinese)[刘恩科、朱炳升、罗晋声 2005 半导体物理学(第4版)(北京: 国防工业出版社) 第256页]

    [13]

    Kluth O, Rech B, Houben L, Wieder S, Schöpe G, Beneking C, Wagner H, Löffl, A Schock H W 1999 Thin Solid Films 351 247

    [14]

    Springer J, Rech B, Reetz W, Müller J, Vanecek M 2005 Sol. Energ. Mat. Sol. C 85 1

    [15]

    Berginski M, Hüpkes J, Schulte M Schöpe G, Stiebig H, Rech B 2007 J. Appl. Phys. 101 074903

    [16]

    Beyer W, Hüpkes J, Stiebig H 2007 Thin Solid Films 516 147

  • [1]

    Chen X L, Geng X H, Xue J M, Zhang D K, Hou G F, Zhao Y 2006 J. Crystal Growth 296 43

    [2]

    Meier J, Kroll U, Dubail S, Golay S, Fay S, Dubail J, Shah A 2000 Photovoltaic Specialists Conference (Conference Record of the 28th IEEE) AK: Anchorage, USA, September 15—22, 2000 p746

    [3]

    Chen X L, Xue J M, Zhang D K, Sun J, Ren H Z, Zhao Y, Geng X H 2007 Acta Phys. Sin. 56 1563(in Chinese) [陈新亮、薛俊明、张德坤、孙 建、任慧志、赵 颖、耿新华 2007 物理学报 56 1563]

    [4]

    Dewald W, Sittinger V, Werner W, Jacobs C, Szyszka B 2009 Thin Solid Films 518 1085

    [5]

    Duan L W, Xue J M, Yang R X, Zhao Y, Geng X H 2008 J. Optoelectron. Laser 19 1206 (in Chinese) [段苓伟、薛俊明、杨瑞霞、赵 颖、耿新华 2008 光电子·激光 19 1206]

    [6]

    Sittinger V, Ruske F, Werner W, Szyszka B, Rech B, Hüpkes J, Schöpe G, Stiebig H 2006 Thin Solid Films 496 16

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    [8]

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    Patterson A L 1939 Phys. Rev. 56 978

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    [12]

    Liu E K, Zhu B S, Luo J S 2005 Semiconductor Physics (4th Ed.)(Beijing: National Defence Industry Press) p256 (in Chinese)[刘恩科、朱炳升、罗晋声 2005 半导体物理学(第4版)(北京: 国防工业出版社) 第256页]

    [13]

    Kluth O, Rech B, Houben L, Wieder S, Schöpe G, Beneking C, Wagner H, Löffl, A Schock H W 1999 Thin Solid Films 351 247

    [14]

    Springer J, Rech B, Reetz W, Müller J, Vanecek M 2005 Sol. Energ. Mat. Sol. C 85 1

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  • [1] 赵其琛, 郝瑞亭, 刘思佳, 刘欣星, 常发冉, 杨敏, 陆熠磊, 王书荣. 单靶溅射制备铜锌锡硫薄膜及原位退火研究. 物理学报, 2017, 66(22): 226801. doi: 10.7498/aps.66.226801
    [2] 王利, 张晓丹, 杨旭, 魏长春, 张德坤, 王广才, 孙建, 赵颖. 高绒度掺硼氧化锌透明导电薄膜用作非晶硅太阳电池前电极的研究. 物理学报, 2014, 63(2): 028801. doi: 10.7498/aps.63.028801
    [3] 朱顺明, 顾然, 黄时敏, 姚峥嵘, 张阳, 陈斌, 毛昊源, 顾书林, 叶建东, 郑有炓. 金属有机源化学气相沉积法生长氧化锌薄膜中氢气的作用及其机理. 物理学报, 2014, 63(11): 118103. doi: 10.7498/aps.63.118103
    [4] 张仁刚, 王宝义, 张 辉, 马创新, 魏 龙. 不同参数溅射的ZnO薄膜硫化后的特性. 物理学报, 2005, 54(5): 2389-2393. doi: 10.7498/aps.54.2389
    [5] 刘长文, 周讯, 岳文瑾, 王命泰, 邱泽亮, 孟维利, 陈俊伟, 齐娟娟, 董超. 金属氧化物基杂化型聚合物太阳电池研究. 物理学报, 2015, 64(3): 038804. doi: 10.7498/aps.64.038804
    [6] 张坤, 刘芳洋, 赖延清, 李轶, 颜畅, 张治安, 李劼, 刘业翔. 太阳电池用Cu2ZnSnS4薄膜的反应溅射原位生长及表征. 物理学报, 2011, 60(2): 028802. doi: 10.7498/aps.60.028802
    [7] 陈明, 周细应, 毛秀娟, 邵佳佳, 杨国良. 外加磁场对射频磁控溅射制备铝掺杂氧化锌薄膜影响的研究. 物理学报, 2014, 63(9): 098103. doi: 10.7498/aps.63.098103
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    [10] 张 辉, 刘应书, 刘文海, 王宝义, 魏 龙. 基片温度与氧分压对磁控溅射制备氧化钒薄膜的影响. 物理学报, 2007, 56(12): 7255-7261. doi: 10.7498/aps.56.7255
    [11] 丁万昱, 王华林, 柴卫平, 巨东英. O2流量对磁控溅射N掺杂TiO2薄膜成分及晶体结构的影响. 物理学报, 2011, 60(2): 028105. doi: 10.7498/aps.60.028105
    [12] 王宝义, 张仁刚, 张 辉, 万冬云, 魏 龙. ZnO退火条件对硫化法制备的ZnS薄膜特性的影响. 物理学报, 2005, 54(4): 1874-1878. doi: 10.7498/aps.54.1874
    [13] 王延峰, 黄茜, 宋庆功, 刘阳, 魏长春, 赵颖, 张晓丹. W掺杂ZnO透明导电薄膜的理论及实验研究. 物理学报, 2012, 61(13): 137801. doi: 10.7498/aps.61.137801
    [14] 王延峰, 张晓丹, 黄茜, 杨富, 孟旭东, 宋庆功, 赵颖. B掺杂ZnO透明导电薄膜的实验及理论研究. 物理学报, 2013, 62(24): 247802. doi: 10.7498/aps.62.247802
    [15] 王延峰, 孟旭东, 郑伟, 宋庆功, 翟昌鑫, 郭兵, 张越, 杨富, 南景宇. V掺杂ZnO透明导电薄膜研究. 物理学报, 2016, 65(8): 087802. doi: 10.7498/aps.65.087802
    [16] 王延峰, 张晓丹, 黄茜, 刘阳, 魏长春, 赵颖. 室温制备低电阻率高透过率H, W共掺杂ZnO薄膜. 物理学报, 2013, 62(1): 017803. doi: 10.7498/aps.62.017803
    [17] 王利, 张晓丹, 杨旭, 魏长春, 张德坤, 王广才, 孙建, 赵颖. 非晶硅太阳电池BZO/p-a-SiC:H接触特性改善的研究. 物理学报, 2013, 62(5): 058801. doi: 10.7498/aps.62.058801
    [18] 马海林, 苏庆. 氧分压对溅射制备氧化镓薄膜结构及光学带隙的影响. 物理学报, 2014, 63(11): 116701. doi: 10.7498/aps.63.116701
    [19] 曾湘安, 艾斌, 邓幼俊, 沈辉. 硅片及其太阳电池的光衰规律研究. 物理学报, 2014, 63(2): 028803. doi: 10.7498/aps.63.028803
    [20] 姚鑫, 丁艳丽, 张晓丹, 赵颖. 钙钛矿太阳电池综述. 物理学报, 2015, 64(3): 038805. doi: 10.7498/aps.64.038805
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出版历程
  • 收稿日期:  2010-08-06
  • 修回日期:  2010-09-15
  • 刊出日期:  2011-03-05

H2 气对脉冲磁控溅射铝掺杂氧化锌薄膜性能的影响

  • 1. 南开大学光电子薄膜器件与技术研究所,南开大学光电子薄膜器件与技术天津市重点实验室,南开大学光电信息技术科学教育部重点实验室,天津 300071
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(批准号:2006CB202602,2006CB202603)、国家高技术研究发展计划(批准号:2009AA050602)、天津市应用基础及前沿技术研究计划(批准号:09JCYBJC06900)和中央高校基本科研业务费专项资金资助的课题.

摘要: 实验采用脉冲磁控溅射法制备铝掺杂氧化锌(AZO)薄膜.为了进一步提高AZO薄膜的光电性能,在溅射过程中加入一定流量的氢气,以高纯ZnO ∶Al2O3陶瓷靶为溅射靶材,制备AZO/H透明导电薄膜.通过测试薄膜的结构特性、表面形貌及其光电性能,详细地研究了氢气流量对AZO薄膜性能的影响.溅射过程中引入氢气,可以促进薄膜的晶化,提高薄膜的迁移率和透过率(400—1100 nm).采用纯氩气溅射制备AZO薄膜的电阻率为5.664×10-4 Ω·cm

English Abstract

参考文献 (16)

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