论文部分内容阅读
研究表明，H掺杂或Cu掺杂可以显著改变ZnO薄膜的光、电或磁性能，而H、Cu共掺杂ZnO薄膜尽管还有没有广泛的研究，但已有的研究已经表明了在光电器件方面具有潜在的应用背景。本论文拟采用磁控溅射法制备薄膜，通过变化靶材中Cu含量，并且拟在溅射过程中通入不同流量的H2，制备具有不同H、Cu掺杂量的ZnO薄膜，研究制备薄膜的微观结构、光学、电学等性质，探索制备透明导电薄膜的工艺参数，分析H、Cu共掺杂的机制，为H、Cu共掺杂ZnO薄膜的进一步研究和应用奠定基础。论文首先研究了衬底温度在150℃和300℃下，不同H2流量和Cu掺杂量（0，0.5和2at%）对ZnO薄膜结构和光电性能的影响。实验结果表明，衬底温度为150oC时，三种不同靶材制备的薄膜在合适的H2流量下，可得到单一（002）位向的衍射峰，并且获得最低电阻率（10-2Ω cm）；除了2at%Cu掺杂ZnO薄膜当H2流量超过一定值时，其平均透光率显著降低外，其它薄膜的平均透光率大约在90%左右。当衬底温度为300oC时，三种薄膜获得最低电阻率基本上是当H2流量达到最大值时；除了2at.%Cu掺杂ZnO在H2流量为4.5和6sccm时外，三种薄膜在可见光区域的平均透光率为80%左右。其次，论文进一步研究了时效和真空退火处理对薄膜导电性能的影响。研究发现，在150oC下制备的薄膜，只有2at%掺铜氧化锌具有良好的电学稳定性，而在300oC下制备的Cu、H共掺杂ZnO薄膜都有着良好的电学稳定性。最后，经过真空退火处理后，三种薄膜的电阻率明显增大，但能其导电稳定性也明显提高。