衬底温度对磁控溅射生长HMGZO薄膜特性的影响

摘要

为适应高效Si基薄膜太阳电池对宽光谱透明导电薄膜的需求,采用磁控溅射技术生长了不同衬底温度氢化作用下Ga和Mg共掺杂ZnO（HMGZO）透明导电氧化物（TCO）薄膜。研究了不同衬底温度（200~280℃）对HMGZO薄膜结晶特性及光电特性的影响。实验结果表明,制备的HMGZO薄膜均为具有六角纤锌矿结构的多晶薄膜,呈现（002）晶面择优生长。随着衬底温度的升高,薄膜中Mg含量逐渐增加,并且薄膜表面新型锥状结构趋于致密和均匀化。在各元素含量和结晶质量的共同影响下,其电阻率随着温度的升高从6.70×10-4Ω·cm增加至7.63×10-4Ω·cm。所有薄膜在可见光区域（380~800nm）的透过率均在80%以上,由于载流子共振吸收的作用,近红外区域的透过率有所下降。MgO扩展带隙的作用和Burstein-Moss（BM）效应的影响共同促进了薄膜光学带隙Eg展宽,使得Eg达到了3.75eV。当衬底温度为280℃时,薄膜方块电阻为4.91Ω/sq,电阻率为7.63×10-4Ω·cm,光电性能指数ΦTC值达0.022Ω-1。