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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

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

陈明, 周细应, 毛秀娟, 邵佳佳, 杨国良
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  • 利用射频磁控溅射法制备了铝掺杂氧化锌(AZO)透明导电薄膜,在传统的磁控溅射系统中引入外加磁场,研究了外加磁场对AZO薄膜沉积速率、形貌结构及光电特性的影响. 研究结果表明,外加磁场后薄膜的沉积速率从不加磁场的13.04 nm/min提高到了19.93 nm/min;外加磁场后薄膜表面平整致密、颗粒大小均匀,结晶质量较高,而不加磁场薄膜表面形貌呈蠕虫状,薄膜质量较差. 溅射时间为90 min时,外加磁场前后AZO薄膜方阻分别为30.74 Ω /□ 和12.88 Ω /□. 外加磁场对薄膜可见光透过率影响不大,但使薄膜的吸收边蓝移现象更明显. 运用ansys软件对磁控溅射二维磁场分布模拟后发现,外加磁场提高了靶上方横向磁场强度,改善了磁场分布的均匀性,加强了磁场对电子的磁控作用,提高了靶电流,是AZO薄膜的溅射速率、光电性能和形貌结构得到提高和优化的原因.
    • 基金项目: 上海工程技术大学研究生创新项目(批准号:13KY0508)和上海高校一流学科建设计划(批准号:YLJX12-2)资助的课题.
    [1]

    Wang Y F, Huang Q, Song Q G, Liu Y, Wei C C, Zhao Y, Zhang X D 2012 Acta Phys. Sin. 61 137801 (in Chinese)[王彦峰, 黄茜, 宋庆功, 刘阳, 魏长春, 赵颖, 张晓丹 2012 物理学报 61 137801]

    [2]

    Han X, Xia H, Wu L J 1998 Elactronic Components and Materials 17 31 (in Chinese) [韩雪, 夏慧, 吴丽君 1998 电子元件与材料 17 31]

    [3]

    Fang Z B, Tan Y S, Liu X Q, Yang Y H, Wang Y Y 2004 Chin. Phys. 13 1330

    [4]

    Liu X D, Liu J, Chen S, Li Z Q 2012 Appl. Surf. Sci. 263 486

    [5]

    Wang F, Wu M Z, Wang Y Y, Yu Y M, Wu X M, Zhuge L J 2013 Vacuum 89 127

    [6]

    Zhou B Z, Zhang H Y, Han L W, Han J C 2013 Superlattices Microst. 64 563

    [7]

    Chen C, Ji Y, Gao X Y, Zhao M K, Ma J M, Zhang Z Y, Lu J X 2012 Acta Phys. Sin. 61 036104 (in Chinese)[陈超, 冀勇, 郜小勇, 赵孟珂, 马姣民, 张增院, 卢景霄 2012 物理学报 61 036104]

    [8]

    Han J, Zhang P, Gong H B, Yang X M, Qiu Z W, Zi M, Cao B Q 2013 Acta Phys. Sin. 62 216102 [韩军, 张鹏, 巩海波, 杨晓朋, 邱智文, 自敏, 曹丙强 2013 物理学报 62 216102]

    [9]

    Schuler T, Aegerter M A 1998 Thin Solid Films 351 125

    [10]

    Chen Z Q, Liu M H, Liu Y P, Chen W, Luo Z Q, Hu X W 2009 Acta Phys. Sin. 58 4260 (in Chinese)[陈兆权, 刘明海, 刘玉苹, 陈伟, 罗志清, 胡希伟 2009 物理学报 58 4260]

    [11]

    Liang S, Mei Z X, Du X L 2012 Chin. Phys. B 21 067306

    [12]

    Li Y Q 1992 Vacuum Coating Technology and Equipment (Shenyang: Northeast Institute of Technology Press) p107 (in Chinese) [李云奇 1992 真空镀膜技术与设备(沈阳: 东北工学院出版社) 第107页]

    [13]

    Hiroshi Ikuta, Kohei Yokouchi, Isao Ohta, Yousuke Yanagi, Yoshitaka Itoh 2009 Vacuum 83 475

    [14]

    Wang F C 2005 Material Modern Analytical Test Methods (Beijing: Beijing Institute of Technology Press) p93 (in Chinese) [王富耻 2005 材料现代测试分析该方法(北京: 北京理工大学出版社) 第93页]

    [15]

    Qiu Q Q, Li Q F, Su J J, Jiao Y, Finley Jim 2009 Chinese Journal of Vacuum Science and Technology 29 46 (in Chinese) [邱清泉, 励庆孚, 苏静静, Jiao Yu, Finley Jim 2009 真空科学与技术学报 29 46]

    [16]

    Tian M B 2006 Thin Film Technology and Materials (Beijing: Tsinghua University Press) pp 219–220 (in Chinese) [田民波 2006 薄膜技术与薄膜材料(北京: 清华大学出版社) 第219–220页]

    [17]

    Burstein E 1954 Phys. Rev. 93 632

    [18]

    Tauc J, Grigorovici R, Vancu A 1966 Phys. Status Solidi B 15 627

    [19]

    Kim H, Piquéb A, Horwitz J S, Murata H, Kafafi Z H, Gilmore C M, Chrisey D B 2000 Thin Solid Films 377-378 798

    [20]

    Wang Y F, Zhang X D, Huang Q, Yang F, Meng X D, Song Q G, Zhan Y 2013 Acta Phys. Sin. 62 247802 (in Chinese)[王延峰, 张晓丹, 黄茜, 杨富, 孟旭东, 宋庆功, 赵颖 2013 物理学报 62 247802]

    [21]

    Moss T S 1954 Proc. Phys. Soc. London. Sect. B 67 775

    [22]

    Gao F Y, Li G, Xia Y 2010 Transactions of Materials and Heat Treatment 31 153 (in Chinese) [高方圆, 李光, 夏原 2010 材料热处理学报 31 153]

    [23]

    Shen X Q, Xie Q, Xiao Q Q, Chen Q, Feng Y 2012 Acta Phys. Sin. 61 165101 (in Chinese) [沈向前, 谢泉, 肖清泉, 陈茜, 丰云 2012 物理学报 61 165101]

    [24]

    Zhao Z, Zhou Y W, Liu Y 2010 Chinese Journal of Vacuum Science and Technology 30 265 (in Chinese) [赵卓, 周艳文, 刘悦 2010 真空科学与技术学报 30 265]

    [25]

    Zhao X M, Di G Q 2004 Acta Phys. Sin. 53 306 (in Chinese) [赵新民, 狄国庆 2004 物理学报 53 306]

    [26]

    Qiu Q Q, Li Q F, Su J J, Jiao Y, Finley Jim 2008 Vacuum 82 657

    [27]

    Kiyoshi Kuwahara, Hiroshi Fujiyama 1994 IEEE T Plasma Sci 22 442

    [28]

    Li S Y, Fu E G, Zhang D M, Zhang G 2005 Materials Science and Technology 13 643 (in Chinese) [李士元, 付恩刚, 庄大明, 张弓 2005 材料科学与工艺 13 643]

  • [1]

    Wang Y F, Huang Q, Song Q G, Liu Y, Wei C C, Zhao Y, Zhang X D 2012 Acta Phys. Sin. 61 137801 (in Chinese)[王彦峰, 黄茜, 宋庆功, 刘阳, 魏长春, 赵颖, 张晓丹 2012 物理学报 61 137801]

    [2]

    Han X, Xia H, Wu L J 1998 Elactronic Components and Materials 17 31 (in Chinese) [韩雪, 夏慧, 吴丽君 1998 电子元件与材料 17 31]

    [3]

    Fang Z B, Tan Y S, Liu X Q, Yang Y H, Wang Y Y 2004 Chin. Phys. 13 1330

    [4]

    Liu X D, Liu J, Chen S, Li Z Q 2012 Appl. Surf. Sci. 263 486

    [5]

    Wang F, Wu M Z, Wang Y Y, Yu Y M, Wu X M, Zhuge L J 2013 Vacuum 89 127

    [6]

    Zhou B Z, Zhang H Y, Han L W, Han J C 2013 Superlattices Microst. 64 563

    [7]

    Chen C, Ji Y, Gao X Y, Zhao M K, Ma J M, Zhang Z Y, Lu J X 2012 Acta Phys. Sin. 61 036104 (in Chinese)[陈超, 冀勇, 郜小勇, 赵孟珂, 马姣民, 张增院, 卢景霄 2012 物理学报 61 036104]

    [8]

    Han J, Zhang P, Gong H B, Yang X M, Qiu Z W, Zi M, Cao B Q 2013 Acta Phys. Sin. 62 216102 [韩军, 张鹏, 巩海波, 杨晓朋, 邱智文, 自敏, 曹丙强 2013 物理学报 62 216102]

    [9]

    Schuler T, Aegerter M A 1998 Thin Solid Films 351 125

    [10]

    Chen Z Q, Liu M H, Liu Y P, Chen W, Luo Z Q, Hu X W 2009 Acta Phys. Sin. 58 4260 (in Chinese)[陈兆权, 刘明海, 刘玉苹, 陈伟, 罗志清, 胡希伟 2009 物理学报 58 4260]

    [11]

    Liang S, Mei Z X, Du X L 2012 Chin. Phys. B 21 067306

    [12]

    Li Y Q 1992 Vacuum Coating Technology and Equipment (Shenyang: Northeast Institute of Technology Press) p107 (in Chinese) [李云奇 1992 真空镀膜技术与设备(沈阳: 东北工学院出版社) 第107页]

    [13]

    Hiroshi Ikuta, Kohei Yokouchi, Isao Ohta, Yousuke Yanagi, Yoshitaka Itoh 2009 Vacuum 83 475

    [14]

    Wang F C 2005 Material Modern Analytical Test Methods (Beijing: Beijing Institute of Technology Press) p93 (in Chinese) [王富耻 2005 材料现代测试分析该方法(北京: 北京理工大学出版社) 第93页]

    [15]

    Qiu Q Q, Li Q F, Su J J, Jiao Y, Finley Jim 2009 Chinese Journal of Vacuum Science and Technology 29 46 (in Chinese) [邱清泉, 励庆孚, 苏静静, Jiao Yu, Finley Jim 2009 真空科学与技术学报 29 46]

    [16]

    Tian M B 2006 Thin Film Technology and Materials (Beijing: Tsinghua University Press) pp 219–220 (in Chinese) [田民波 2006 薄膜技术与薄膜材料(北京: 清华大学出版社) 第219–220页]

    [17]

    Burstein E 1954 Phys. Rev. 93 632

    [18]

    Tauc J, Grigorovici R, Vancu A 1966 Phys. Status Solidi B 15 627

    [19]

    Kim H, Piquéb A, Horwitz J S, Murata H, Kafafi Z H, Gilmore C M, Chrisey D B 2000 Thin Solid Films 377-378 798

    [20]

    Wang Y F, Zhang X D, Huang Q, Yang F, Meng X D, Song Q G, Zhan Y 2013 Acta Phys. Sin. 62 247802 (in Chinese)[王延峰, 张晓丹, 黄茜, 杨富, 孟旭东, 宋庆功, 赵颖 2013 物理学报 62 247802]

    [21]

    Moss T S 1954 Proc. Phys. Soc. London. Sect. B 67 775

    [22]

    Gao F Y, Li G, Xia Y 2010 Transactions of Materials and Heat Treatment 31 153 (in Chinese) [高方圆, 李光, 夏原 2010 材料热处理学报 31 153]

    [23]

    Shen X Q, Xie Q, Xiao Q Q, Chen Q, Feng Y 2012 Acta Phys. Sin. 61 165101 (in Chinese) [沈向前, 谢泉, 肖清泉, 陈茜, 丰云 2012 物理学报 61 165101]

    [24]

    Zhao Z, Zhou Y W, Liu Y 2010 Chinese Journal of Vacuum Science and Technology 30 265 (in Chinese) [赵卓, 周艳文, 刘悦 2010 真空科学与技术学报 30 265]

    [25]

    Zhao X M, Di G Q 2004 Acta Phys. Sin. 53 306 (in Chinese) [赵新民, 狄国庆 2004 物理学报 53 306]

    [26]

    Qiu Q Q, Li Q F, Su J J, Jiao Y, Finley Jim 2008 Vacuum 82 657

    [27]

    Kiyoshi Kuwahara, Hiroshi Fujiyama 1994 IEEE T Plasma Sci 22 442

    [28]

    Li S Y, Fu E G, Zhang D M, Zhang G 2005 Materials Science and Technology 13 643 (in Chinese) [李士元, 付恩刚, 庄大明, 张弓 2005 材料科学与工艺 13 643]

  • [1] 江强, 毛秀娟, 周细应, 苌文龙, 邵佳佳, 陈明. 外加磁场对磁控溅射制备氮化硅陷光薄膜的影响. 物理学报, 2013, 62(11): 118103. doi: 10.7498/aps.62.118103
    [2] 袁文瑞, 李毅, 王晓华, 郑鸿柱, 陈少娟, 陈建坤, 孙瑶, 唐佳茵, 刘飞, 郝如龙, 方宝英, 肖寒. VO2/AZO复合薄膜的制备及其光电特性研究. 物理学报, 2014, 63(21): 218101. doi: 10.7498/aps.63.218101
    [3] 陈兆权, 刘明海, 刘玉萍, 陈伟, 罗志清, 胡希伟. PECVD制备AZO(ZnO:Al)透明导电薄膜. 物理学报, 2009, 58(6): 4260-4266. doi: 10.7498/aps.58.4260
    [4] 赵新民, 狄国庆. 基片下磁场磁控对溅射辉光及薄膜梯度的影响. 物理学报, 2004, 53(1): 306-310. doi: 10.7498/aps.53.306
    [5] 丁万昱, 徐军, 陆文琪, 邓新绿, 董闯. 微波ECR磁控溅射制备SiNx薄膜的XPS结构研究. 物理学报, 2009, 58(6): 4109-4116. doi: 10.7498/aps.58.4109
    [6] 周小莉, 杜丕一. 磁控溅射法制备的CaCu3Ti4O12薄膜. 物理学报, 2005, 54(4): 1809-1813. doi: 10.7498/aps.54.1809
    [7] 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
    [8] 丁万昱, 徐 军, 李艳琴, 朴 勇, 高 鹏, 邓新绿, 董 闯. 微波ECR等离子体增强磁控溅射制备SiNx薄膜及其性能分析. 物理学报, 2006, 55(3): 1363-1368. doi: 10.7498/aps.55.1363
    [9] 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
    [10] 刘 峰, 孟月东, 任兆杏, 舒兴胜. 感应耦合等离子体增强射频磁控溅射沉积ZrN薄膜及其性能研究. 物理学报, 2008, 57(3): 1796-1801. doi: 10.7498/aps.57.1796
    [11] 曹月华, 狄国庆. 磁控溅射制备Y2O3-TiO2薄膜形貌的研究. 物理学报, 2011, 60(3): 037702. doi: 10.7498/aps.60.037702
    [12] 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. 物理学报, 2011, 60(6): 067304. doi: 10.7498/aps.60.067304
    [13] 苏元军, 徐军, 朱明, 范鹏辉, 董闯. 利用等离子体辅助脉冲磁控溅射实现多晶硅薄膜的低温沉积. 物理学报, 2012, 61(2): 028104. doi: 10.7498/aps.61.028104
    [14] 杨铎, 钟宁, 尚海龙, 孙士阳, 李戈扬. 磁控溅射(Ti, N)/Al纳米复合薄膜的微结构和力学性能. 物理学报, 2013, 62(3): 036801. doi: 10.7498/aps.62.036801
    [15] 张传军, 邬云骅, 曹鸿, 高艳卿, 赵守仁, 王善力, 褚君浩. 不同衬底和CdCl2退火对磁控溅射CdS薄膜性能的影响. 物理学报, 2013, 62(15): 158107. doi: 10.7498/aps.62.158107
    [16] 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
    [17] 马平, 刘乐园, 张升原, 王昕, 谢飞翔, 邓鹏, 聂瑞娟, 王守证, 戴远东, 王福仁. 直流磁控溅射一步法原位制备MgB2超导薄膜. 物理学报, 2002, 51(2): 406-409. doi: 10.7498/aps.51.406
    [18] 丁万昱, 王华林, 巨东英, 柴卫平. 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
    [19] 李晓娜, 郑月红, 李胜斌, 董闯. 磁控溅射法制备型Fe3Si8 M系三元薄膜. 物理学报, 2012, 61(24): 247801. doi: 10.7498/aps.61.247801
    [20] 谢大弢, 赵夔, 王莉芳, 朱凤, 全胜文, 孟铁军, 张保澄, 陈佳洱. 用磁控溅射和真空硒化退火方法制备高质量的铜铟硒多晶薄膜. 物理学报, 2002, 51(6): 1377-1382. doi: 10.7498/aps.51.1377
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-12-29
  • 修回日期:  2014-01-22
  • 刊出日期:  2014-05-05

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

  • 1. 上海工程技术大学材料工程学院, 上海 201620
    基金项目: 

    上海工程技术大学研究生创新项目(批准号:13KY0508)和上海高校一流学科建设计划(批准号:YLJX12-2)资助的课题.

摘要: 利用射频磁控溅射法制备了铝掺杂氧化锌(AZO)透明导电薄膜,在传统的磁控溅射系统中引入外加磁场,研究了外加磁场对AZO薄膜沉积速率、形貌结构及光电特性的影响. 研究结果表明,外加磁场后薄膜的沉积速率从不加磁场的13.04 nm/min提高到了19.93 nm/min;外加磁场后薄膜表面平整致密、颗粒大小均匀,结晶质量较高,而不加磁场薄膜表面形貌呈蠕虫状,薄膜质量较差. 溅射时间为90 min时,外加磁场前后AZO薄膜方阻分别为30.74 Ω /□ 和12.88 Ω /□. 外加磁场对薄膜可见光透过率影响不大,但使薄膜的吸收边蓝移现象更明显. 运用ansys软件对磁控溅射二维磁场分布模拟后发现,外加磁场提高了靶上方横向磁场强度,改善了磁场分布的均匀性,加强了磁场对电子的磁控作用,提高了靶电流,是AZO薄膜的溅射速率、光电性能和形貌结构得到提高和优化的原因.

English Abstract

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