摻鋁氧化鋅（AZO）薄膜是一種光學(xué)透明導(dǎo)電薄膜，因其在可見(jiàn)光區(qū)透光性能非常好，所以被廣泛應(yīng)用于汽車或飛機(jī)的擋風(fēng)玻璃、平面液晶顯示器、太陽(yáng)能電池基板等。自1907 年Badeker 制備出CdO 透明導(dǎo)電薄膜以后，人們相繼研制了多種透明導(dǎo)電薄膜，而AZO 薄膜因其原料豐富、價(jià)格低廉、材料無(wú)毒、易于摻雜和制備溫度低等諸多優(yōu)點(diǎn)而被認(rèn)為是最具發(fā)展?jié)摿Φ耐该鲗?dǎo)電薄膜之一。制備AZO 薄膜的方法主要有：磁控濺射法、脈沖激光沉積法、化學(xué)汽相沉積法、真空反應(yīng)蒸發(fā)法和溶膠- 凝膠法等。其中磁控濺射法最為成熟，并已形成商業(yè)化生產(chǎn)；本文通過(guò)磁控濺射法制備AZO 薄膜，研究了氮?dú)庵型嘶�、氮�(dú)鈸?%氫氣中退火、真空中退火和在空氣中退火對(duì)薄膜導(dǎo)電性能的不同影響；目前國(guó)內(nèi)雖有很多關(guān)于AZO膜的研究，但關(guān)于氫氣對(duì)AZO 膜的性能的影響的報(bào)告很少，而國(guó)際上近來(lái)有很多關(guān)于在制備AZO膜時(shí)通過(guò)引進(jìn)氫氣或者在氫氣中退火來(lái)改變膜的性能的研究并取得了有效的進(jìn)展。

1、實(shí)驗(yàn)

　　本實(shí)驗(yàn)使用的鍍膜設(shè)備為JGP450C 型超高真空磁控設(shè)備，實(shí)驗(yàn)用靶材為97%wt 的ZnO 混合3%wt 的Al2O3 自制陶瓷靶。采用射頻反應(yīng)磁控濺射法制備出AZO 薄膜。本低真空度抽到5.5×10- 4 Pa，通入10 sccm 的氬氣后，通過(guò)插板閥控制鍍膜時(shí)的工作壓強(qiáng)為0.3 Pa，基片加熱溫度設(shè)置為200℃，在洗凈的玻璃基板上沉積制備出AZO膜，濺射功率為125 W，沉積時(shí)間為30 min。樣品鍍制好后進(jìn)行退火處理，分以下四組。

　　第一組不進(jìn)行退火處理。第二組為放在10- 4 Pa 的真空環(huán)境，溫度為400℃保溫兩個(gè)小時(shí)。第三組為引入氮?dú)膺M(jìn)行熱處理，保溫時(shí)間為一個(gè)小時(shí)，溫度為300℃。第四組為引入氫氣和氮?dú)饣旌蠚怏w溫度為300℃時(shí)保溫一個(gè)小時(shí)，其中氫氣的體積百分比為5%。薄膜電阻用四探針測(cè)試儀測(cè)量，鍍膜試樣的透過(guò)率光譜用日本島津UV- 1601 紫外－可見(jiàn)分光光度計(jì)來(lái)測(cè)量， 薄膜的表面形貌用日電JSM- 561OLV 掃描電鏡進(jìn)行測(cè)試分析。

3、結(jié)論

　　采用射頻濺射法制備AZO 薄膜，之后通過(guò)不同退火工藝進(jìn)行處理，對(duì)其SEM 圖譜和光電性能分析可總結(jié)出以下結(jié)論：

　　（1）氮?dú)猸h(huán)境下退火可獲得晶粒結(jié)構(gòu)優(yōu)化的AZO 薄膜。氫氣環(huán)境下退火，因氫原子可以置于Zn- O 鍵中，使其平行于C 軸向，獲得了晶粒細(xì)化、表面平坦的薄膜。

　�。�2）300℃氫氣中退火可獲得透過(guò)率最高的膜，300℃氮?dú)庵型嘶鹨部稍黾悠渫高^(guò)的波長(zhǎng)范圍，薄膜的透過(guò)率都不低于85％，能夠滿足應(yīng)用要求。

　�。�3） 氮?dú)猸h(huán)境下的退火使得AZO 膜出現(xiàn)了更為明顯的“藍(lán)移”現(xiàn)象。而300℃氫氣中退火可明顯提高AZO 膜的導(dǎo)電性能。

　　【作者】 閆都倫； 姜翠寧； 王克斌； 王玨；

　　【Author】 YAN Dou-lun,JIANG Cui-ning,WANG Ke-bin,WANG Jue(Shenzhen New Nanya Technology Development Co,Ltd,Shenzhen 518000,China)

　　【機(jī)構(gòu)】 深圳新南亞技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司；

　　【摘要】 摻鋁氧化鋅(AZO)薄膜由于其獨(dú)特的光學(xué)和電學(xué)性能而倍受人們的青睞。本文采用射頻磁控濺射技術(shù),制備了綜合性能優(yōu)良的AZO薄膜,通過(guò)不同退火工藝處理,研究了其對(duì)AZO薄膜的組織結(jié)構(gòu)、電學(xué)性能及光學(xué)性能的影響。氮?dú)猸h(huán)境下的退火使得AZO膜出現(xiàn)了更為明顯的"藍(lán)移"現(xiàn)象,氫氣環(huán)境下的退火提高了薄膜的導(dǎo)電性。

　　【Abstract】 Al-doped ZnO(AZO) films have been attracting much attention due to their excellent optical and electrical properties.High-quality AZO films were successfully prepared by RF reactive magnetron sputtering process,and the effects of different annealing processes on the optical and electrical properties of AZO films were discussed in detail.It was found in the nitrogen atmosphere the annealing process causes a more obvious "blue shift" on AZO film,while in the hydrogen atmosphere the conductivity of the film is improved after annealing.

　　【關(guān)鍵詞】 摻鋁氧化鋅(AZO)薄膜； 磁控濺射； 退火工藝； 電學(xué)性能； 光學(xué)性能；

　　【Key words】 Al-doped ZnO(AZO) film； magnetron sputtering； annealed process； electrical property； optical property；