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衬底温度对反应磁控溅射W掺杂ZnO薄膜的微观结构及光电性能的影响

张翅 陈新亮 王斐 闫聪博 黄茜 赵颖 张晓丹 耿新华

衬底温度对反应磁控溅射W掺杂ZnO薄膜的微观结构及光电性能的影响

张翅, 陈新亮, 王斐, 闫聪博, 黄茜, 赵颖, 张晓丹, 耿新华
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  • 采用直流脉冲反应磁控溅射方法生长W掺杂ZnO (WZO)透明导电氧化物薄膜并研究了衬底温度对薄膜微观结构、组分、表面形貌以及光电性能的影响. 实验结果表明, WZO薄膜具有良好的(002)晶面择优取向, 且适当的衬底温度是制备优质WZO薄膜的关键因素. 随着衬底温度升高, 薄膜表面粗糙度先增大后减小; 衬底温度较高时, 薄膜的结构致密, 结晶质量好, 电子迁移率高. 当衬底温度为325 ℃时, WZO薄膜获得最低电阻率 9.25×10-3 Ω·cm, 方块电阻为56.24 Ω/⊄, 迁移率为11.8 cm2 V-1·s-1, 其在可见光及近红外区域(400—1500 nm)范围的平均透过率达到85.7%.
    • 基金项目: 国家重点基础研究计划(批准号: 2011CBA00705, 2011CBA00706, 2011CBA00707)、 国家高技术研究发展计划(批准号: 2009A A050602)、 科技部国际合作项目(批准号: 2009DFA62580)、 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项目(批准号: 65010341)资助的课题.
    [1]

    Kim H, Horwitz J S, Kim W H, Mäkinen A J, Kafafi Z H, Chrisey D B 2002 Thin Solid Films 420-421 539

    [2]

    Ellmer K 2001 J. Phys. D: Appl. Phys. 34 3097

    [3]

    Meier J, Spitznagel J, Kroll U, Bucher C, Faÿ S, Moriarty T, Shah A 2004 Thin Solid Films 451452 518

    [4]

    Gordon R G 2000 MRS Bull. 25 52

    [5]

    Meng Y, Yang X L, Chen H X, Shen J, Jiang Y M, Zhang Z J, Hua Z Y 2001 Thin Solid Films 394 218

    [6]

    Calnan S, Tiwari A N 2010 Thin Solid Films 518 1839

    [7]

    Parthiban S, Elangovan E, Ramamurthi K, Martins R , Fortunato E 2010 Sol. Energy Mater. Sol. Cells 94 406

    [8]

    Yamada N, Tatejima T, Ishizaki H, Nakada T 2006 Jpn. J. Appl. Phys. 45 1179

    [9]

    Gupta R K, Ghosh K, Mishra S R, Kahol P K 2008 Appl. Surf. Sci. 254 1661

    [10]

    Newhouse P F, Park C H, Keszler D A, Tate J, Nyholm P S 2005 Appl. Phys. Lett. 87 112108

    [11]

    Ren S R 2010 M. S. Dissertation (Tianjin: Hebei University of Technology) (in Chinese) [任世荣 2010 硕士学位论文 (天津:河北工业大学)]

    [12]

    Xiu X W, Cao Y P, Pang Z Y, Han S H 2009 J. Mater. Sci. Technol. 25 785

    [13]

    Lin Y C, Wang B L, Yen W T, Ha C T, Peng C 2010 Thin Solid Films 518 4928

    [14]

    Lin Y C, Wang B L, Yen W T, Shen C H 2011 Thin Solid Films 519 5571

    [15]

    Kuo C C, Liu C C, He S C, Chang J T, He J L 2011 Vacuum 85 961

    [16]

    Ngom B D, Mpahane T, Manyala N, Nemraoui O, Buttner U, Kana J B, Fasasi A Y, Maaza M, Beye A C 2009 Appl. Surf. Sci. 255 4153

    [17]

    Ngom B D, Sakho O, Manyala N, Kana J B, Mlungisi N, Guerbous L, Fasasi A Y, Maaza M, Beye A C 2009 Appl. Surf. Sci. 255 7314

    [18]

    Ngom B D, Chaker M, Manyala N, Lo B, Maaza M, Beye A C 2011 Appl. Surf. Sci. 257 6226

    [19]

    Zhang H F, Liu H F, Lei C X, Yuan C K, Zhou A P 2010 Vacuum 85 184

    [20]

    Zhang H F, Yang S G, Liu H F, Yuan C K 2011 Journal of Semiconductors 32 31

    [21]

    Wu C G 2010 M. S. Dissertation (Shanghai: Fudan University) (in Chinese) [吴臣国 2010 硕士学位论文 (上海:复旦大学)]

    [22]

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

    [23]

    Meier J, Spitznagel J, Faÿ S, Bucher C, Graf U, Kroll U, Dubail S, Shah A 2002 Proceedings of the 29th IEEE Photovoltaic Specialists Conference New Orleans, USA, 2002 p1118

    [24]

    Li L N 2010 Ph. D. Dissertation (Tianjin: Nakai University) (in Chinese) [李林娜 2010 博士学位论文(天津:南开大学)]

    [25]

    Kim K K, Song J H, Jung H J, Choi W K, Park S J, Song J H 2000 J. Appl. Phys. 87 3573

    [26]

    Wang J Z, Li M C, Sallet V, Rego A, Martins R, Fortunato E 2011 Infrared and Laser Engineering 40 1490 (in Chinese) [王金忠, 李美成, Sallet V, Rego A, Martins R, Fortunato E 2011 红外与激光工程 40 1490]

    [27]

    Kluth O, Schope G, Hupkes J, Agashe C, Müller J, Rech B 2003 Thin Solid Films 442 80

    [28]

    Meng Y 2001 Ph. D. Dissertation (Shanghai: Fudan University) (in Chinese) [孟杨 2001 博士学位论文 (上海:复旦大学)]

  • [1]

    Kim H, Horwitz J S, Kim W H, Mäkinen A J, Kafafi Z H, Chrisey D B 2002 Thin Solid Films 420-421 539

    [2]

    Ellmer K 2001 J. Phys. D: Appl. Phys. 34 3097

    [3]

    Meier J, Spitznagel J, Kroll U, Bucher C, Faÿ S, Moriarty T, Shah A 2004 Thin Solid Films 451452 518

    [4]

    Gordon R G 2000 MRS Bull. 25 52

    [5]

    Meng Y, Yang X L, Chen H X, Shen J, Jiang Y M, Zhang Z J, Hua Z Y 2001 Thin Solid Films 394 218

    [6]

    Calnan S, Tiwari A N 2010 Thin Solid Films 518 1839

    [7]

    Parthiban S, Elangovan E, Ramamurthi K, Martins R , Fortunato E 2010 Sol. Energy Mater. Sol. Cells 94 406

    [8]

    Yamada N, Tatejima T, Ishizaki H, Nakada T 2006 Jpn. J. Appl. Phys. 45 1179

    [9]

    Gupta R K, Ghosh K, Mishra S R, Kahol P K 2008 Appl. Surf. Sci. 254 1661

    [10]

    Newhouse P F, Park C H, Keszler D A, Tate J, Nyholm P S 2005 Appl. Phys. Lett. 87 112108

    [11]

    Ren S R 2010 M. S. Dissertation (Tianjin: Hebei University of Technology) (in Chinese) [任世荣 2010 硕士学位论文 (天津:河北工业大学)]

    [12]

    Xiu X W, Cao Y P, Pang Z Y, Han S H 2009 J. Mater. Sci. Technol. 25 785

    [13]

    Lin Y C, Wang B L, Yen W T, Ha C T, Peng C 2010 Thin Solid Films 518 4928

    [14]

    Lin Y C, Wang B L, Yen W T, Shen C H 2011 Thin Solid Films 519 5571

    [15]

    Kuo C C, Liu C C, He S C, Chang J T, He J L 2011 Vacuum 85 961

    [16]

    Ngom B D, Mpahane T, Manyala N, Nemraoui O, Buttner U, Kana J B, Fasasi A Y, Maaza M, Beye A C 2009 Appl. Surf. Sci. 255 4153

    [17]

    Ngom B D, Sakho O, Manyala N, Kana J B, Mlungisi N, Guerbous L, Fasasi A Y, Maaza M, Beye A C 2009 Appl. Surf. Sci. 255 7314

    [18]

    Ngom B D, Chaker M, Manyala N, Lo B, Maaza M, Beye A C 2011 Appl. Surf. Sci. 257 6226

    [19]

    Zhang H F, Liu H F, Lei C X, Yuan C K, Zhou A P 2010 Vacuum 85 184

    [20]

    Zhang H F, Yang S G, Liu H F, Yuan C K 2011 Journal of Semiconductors 32 31

    [21]

    Wu C G 2010 M. S. Dissertation (Shanghai: Fudan University) (in Chinese) [吴臣国 2010 硕士学位论文 (上海:复旦大学)]

    [22]

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

    [23]

    Meier J, Spitznagel J, Faÿ S, Bucher C, Graf U, Kroll U, Dubail S, Shah A 2002 Proceedings of the 29th IEEE Photovoltaic Specialists Conference New Orleans, USA, 2002 p1118

    [24]

    Li L N 2010 Ph. D. Dissertation (Tianjin: Nakai University) (in Chinese) [李林娜 2010 博士学位论文(天津:南开大学)]

    [25]

    Kim K K, Song J H, Jung H J, Choi W K, Park S J, Song J H 2000 J. Appl. Phys. 87 3573

    [26]

    Wang J Z, Li M C, Sallet V, Rego A, Martins R, Fortunato E 2011 Infrared and Laser Engineering 40 1490 (in Chinese) [王金忠, 李美成, Sallet V, Rego A, Martins R, Fortunato E 2011 红外与激光工程 40 1490]

    [27]

    Kluth O, Schope G, Hupkes J, Agashe C, Müller J, Rech B 2003 Thin Solid Films 442 80

    [28]

    Meng Y 2001 Ph. D. Dissertation (Shanghai: Fudan University) (in Chinese) [孟杨 2001 博士学位论文 (上海:复旦大学)]

  • [1] 佟国香, 李毅, 王锋, 黄毅泽, 方宝英, 王晓华, 朱慧群, 梁倩, 严梦, 覃源, 丁杰, 陈少娟, 陈建坤, 郑鸿柱, 袁文瑞. 磁控溅射制备W掺杂VO2/FTO复合薄膜及其性能分析. 物理学报, 2013, 62(20): 208102. doi: 10.7498/aps.62.208102
    [2] 杨仕娥, 文黎巍, 陈永生, 汪昌州, 谷锦华, 郜小勇, 卢景霄. 衬底温度和硼掺杂对p型氢化微晶硅薄膜结构和电学特性的影响. 物理学报, 2008, 57(8): 5176-5181. doi: 10.7498/aps.57.5176
    [3] 刘 明, 刘志文, 谷建峰, 秦福文, 马春雨, 张庆瑜. 蓝宝石基片的处理方法对ZnO薄膜生长行为的影响. 物理学报, 2008, 57(2): 1133-1140. doi: 10.7498/aps.57.1133
    [4] 姜雪宁, 王 昊, 马小叶, 孟宪芹, 张庆瑜. 蓝宝石衬底上Gd2O3掺杂CeO2氧离子导体电解质薄膜的生长及电学性能. 物理学报, 2008, 57(3): 1851-1856. doi: 10.7498/aps.57.1851
    [5] 孙成伟, 刘志文, 秦福文, 张庆瑜, 刘 琨, 吴世法. 生长温度对磁控溅射ZnO薄膜的结晶特性和光学性能的影响. 物理学报, 2006, 55(3): 1390-1397. doi: 10.7498/aps.55.1390
    [6] 江美福, 宁兆元. 反应磁控溅射法制备的氟化类金刚石薄膜的XPS结构研究. 物理学报, 2004, 53(9): 3220-3224. doi: 10.7498/aps.53.3220
    [7] 朱慧群, 李毅, 叶伟杰, 李春波. 花状掺杂W-VO2/ZnO热致变色纳米复合薄膜研究. 物理学报, 2014, 63(23): 238101. doi: 10.7498/aps.63.238101
    [8] 吴小丽, 陈长乐, 韩立安, 罗炳成, 高国棉, 朱建华. 衬底温度对PLD法生长的Mg0.05Zn0.95O薄膜结构和发光特性的影响. 物理学报, 2008, 57(6): 3735-3739. doi: 10.7498/aps.57.3735
    [9] 李 勇, 孙成伟, 刘志文, 张庆瑜. 磁控溅射ZnO薄膜生长的等离子体发射光谱研究. 物理学报, 2006, 55(8): 4232-4237. doi: 10.7498/aps.55.4232
    [10] 潘佳奇, 朱承泉, 李育仁, 兰伟, 苏庆, 刘雪芹, 谢二庆. 非化学计量比靶材溅射制备Cu-Al-O薄膜的光学电学性质研究. 物理学报, 2011, 60(11): 117307. doi: 10.7498/aps.60.117307
    [11] 谷建峰, 刘志文, 刘 明, 付伟佳, 马春雨, 张庆瑜. Si(001)基片上反应射频磁控溅射ZnO薄膜的两步生长方法. 物理学报, 2007, 56(4): 2369-2376. doi: 10.7498/aps.56.2369
    [12] 陈新亮, 薛俊明, 张德坤, 孙 建, 任慧志, 赵 颖, 耿新华. 衬底温度对MOCVD法沉积ZnO透明导电薄膜的影响. 物理学报, 2007, 56(3): 1563-1567. doi: 10.7498/aps.56.1563
    [13] 张德恒, 王卿璞, 薛忠营. 不同衬底上的ZnO薄膜紫外光致发光. 物理学报, 2003, 52(6): 1484-1487. doi: 10.7498/aps.52.1484
    [14] 刘志文, 谷建峰, 付伟佳, 孙成伟, 李 勇, 张庆瑜. 工作气压对磁控溅射ZnO薄膜结晶特性及生长行为的影响. 物理学报, 2006, 55(10): 5479-5486. doi: 10.7498/aps.55.5479
    [15] 刘志文, 谷建峰, 孙成伟, 张庆瑜. 磁控溅射ZnO薄膜的成核机制及表面形貌演化动力学研究. 物理学报, 2006, 55(4): 1965-1973. doi: 10.7498/aps.55.1965
    [16] 李伙全, 宁兆元, 程珊华, 江美福. 射频磁控溅射沉积的ZnO薄膜的光致发光中心与漂移. 物理学报, 2004, 53(3): 867-870. doi: 10.7498/aps.53.867
    [17] 赵跃智, 陈长乐, 高国棉, 杨晓光, 袁 孝, 宋宙模. Mn掺杂ZnO薄膜的结构及光学性能研究. 物理学报, 2006, 55(6): 3132-3135. doi: 10.7498/aps.55.3132
    [18] 高立, 张建民. 带隙可调的Al,Mg掺杂ZnO薄膜的制备. 物理学报, 2009, 58(10): 7199-7203. doi: 10.7498/aps.58.7199
    [19] 林碧霞, 傅竹西, 贾云波, 廖桂红. 非掺杂ZnO薄膜中紫外与绿色发光中心. 物理学报, 2001, 50(11): 2208-2211. doi: 10.7498/aps.50.2208
    [20] 孙成伟, 刘志文, 张庆瑜. 退火温度对ZnO薄膜结构和发光特性的影响. 物理学报, 2006, 55(1): 430-436. doi: 10.7498/aps.55.430
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-05-24
  • 修回日期:  2012-07-03
  • 刊出日期:  2012-12-05

衬底温度对反应磁控溅射W掺杂ZnO薄膜的微观结构及光电性能的影响

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

    国家重点基础研究计划(批准号: 2011CBA00705, 2011CBA00706, 2011CBA00707)、 国家高技术研究发展计划(批准号: 2009A A050602)、 科技部国际合作项目(批准号: 2009DFA62580)、 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项目(批准号: 65010341)资助的课题.

摘要: 采用直流脉冲反应磁控溅射方法生长W掺杂ZnO (WZO)透明导电氧化物薄膜并研究了衬底温度对薄膜微观结构、组分、表面形貌以及光电性能的影响. 实验结果表明, WZO薄膜具有良好的(002)晶面择优取向, 且适当的衬底温度是制备优质WZO薄膜的关键因素. 随着衬底温度升高, 薄膜表面粗糙度先增大后减小; 衬底温度较高时, 薄膜的结构致密, 结晶质量好, 电子迁移率高. 当衬底温度为325 ℃时, WZO薄膜获得最低电阻率 9.25×10-3 Ω·cm, 方块电阻为56.24 Ω/⊄, 迁移率为11.8 cm2 V-1·s-1, 其在可见光及近红外区域(400—1500 nm)范围的平均透过率达到85.7%.

English Abstract

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