溅射中的正负离子对ZnO：Al薄膜的影响

摘要

透明导电氧化物作为一种重要的光电子信息材料,在薄膜太阳能电池、传感器、平板液晶显示器和红外反射器等领域得到了广泛的应用。在这类材料中,氧化锌(ZnO)是一种宽禁带(3.3eV)的n型半导体材料,易产生缺陷和进行杂质掺杂。相对于铟锡金属氧化物(ITO)和氟掺杂SnO2(FTo)而言,具有原材料资源丰富、价格低廉,沉积温度相对较低和在氢等离子体环境中稳定性好等优点,是一种希望的TCO材料。人们已经采用多种薄膜生长技术来制备ZnO基透明导电薄膜,其中磁控溅射因沉积系统相对简单、易操作,成膜质量好,可实现大面积镀膜,有利于工业化生产。
　　 在磁控溅射ZnO中,正负离子对衬底的轰击直接影响到薄膜的质量。CIGS太阳电池工艺中,需要在CdS薄膜上溅射ZnO薄膜,离子的轰击还会损伤CdS层,更需要注意。因此,开展磁控溅射中正负离子对薄膜生长影响的研究非常有意义。
　　 论文首先研究了负离子在溅射过程中对ZnO:A1薄膜光电特性的影响。研究发现,溅射中的负离子会对薄膜产生轰击,从而导致薄膜光电特性变差。其物理机制是优先再溅射会致使薄膜缺Zn,导致氧/金属比增加。接着研究了正离子在溅射过程中对薄膜轰击的影响,观察到正离子以较高的能量轰击薄膜时同样会对薄膜造成损害。
　　 最后研究了CIGS电池中的ZnO绒面陷光的作用。

目录

文摘

英文文摘

第一章 引言

第一节 透明导电膜概述

第二节 ZnO基透明导电薄膜

1.2.1 znO材料

1.2.2 ZnO基透明导电膜

第三节 本论文选题及结构

第二章 溅射制备薄膜工艺以及薄膜测试分析方法

第一节 制备工艺

2.1.1 溅射技术

2.1.2 溶胶-凝胶法(Sol-gel)

2.1.3 化学气相沉积法(chemical vapor deposition,CVD)

2.1.4 真空蒸镀法

第二节 测试手段

2.2.1 X射线衍射(XRD)

2.2.2 霍尔效应

2.2.3 EDS电子能谱分析

2.2.4 其它测试

第三节 本章小结

第三章 负离子在溅射ZnO:A1中对薄膜的轰击影响

第一节 引言

3.1.1 溅射中的负离子

3.1.2 实验条件及工艺参数

第二节 负离子在溅射时对薄膜的影响

3.2.1 溅射氧化物中负离子的产生

3.2.2 对薄膜厚度及成份的影响:反溅与优先再溅射Zn

3.2.3 对薄膜电学特性和结构特性的影响

3.2.4 本节内容应该提出几点

第三节 小结

第四章 正离子在溅射中对薄膜的轰击影响

第一节 引言

4.1.1 研究意义

4.1.2 衬底负偏压

第二节 偏压溅射中正离子在溅射中对薄膜的轰击影响

4.2.1 载片架的影响

4.2.2 偏压溅射

4.2.3 Ar+密度对薄膜结构特性的影响

第三节 小结

第五章 CIGS电池的绒面陷光

第一节 CIGS电池的绒面陷光

5.1.1 引言

5.1.2 绒面ZAO在CIGS电池的陷光作用

5.1.3 小结

第二节 其它两个小的现象

5.2.1 靶材闲置后溅射出优质薄膜现象

5.2.2 溅射置备薄膜出现黑色现象

第六章 总结

第一节 结论及创新点

第二节 存在的问题及以后工作展望

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果