磁控溅射掺镓氧化锌薄膜的光电性能研究

摘要

本文开展了利用磁控溅射的方法，采用不同溅射条件将GZO制备在K9玻璃上，对其各项性能如透光性、导电性进行较全面地研究。结果表明，溅射条件强烈影响GZO薄膜结晶状态，从而导致薄膜的光学和电学性能呈现出较大的差别。比较不同条件下制备GZO的XRD谱发现溅射得到的GZO薄膜具有较好的结晶性，衍射主峰出现在26为34.2度左右的位置，且其峰形有不对称的展宽。虽然有其他的衍射峰，但34度的主峰强度明显高于其它峰值，表明GZO薄膜具有良好的择优取向，主要为六角纤锌矿晶体结构，晶向为C轴(002)方向。有报道指出Zn0晶体((002)具有最小的表面自由能，这与我们的GZO薄膜结论相一致。通过测试不同沉积条件的GZO的透射光谱，可以观察到不同条件制备的GZO薄膜的透光性有着明显的变化。结合XPS和XRD的测试结果可以发现，透光率的改变与GZO的晶体结构密切相关，化学组分的变化直接关连电阻率高低。采取优化溅射条件，薄膜的透射率最高可达97%以上，在可见光范围内透明度虽然有波动，但均在85%以上。