直流反應(yīng)磁控濺射ZnO:Al薄膜的制備與膜厚的測(cè)量
近年來(lái)，鋁摻雜氧化鋅(ZAO)透明導(dǎo)電薄膜受到了普遍重視，其原因是這種薄膜具有低電阻率、高可見(jiàn)光透過(guò)率和對(duì)紅外波段的高反射率等優(yōu)異的光電性能，并且ZAO 薄膜的原材料豐富、成本低廉、化學(xué)穩(wěn)定性好、易于實(shí)現(xiàn)業(yè)化大面積鍍膜等優(yōu)點(diǎn)， 有望在太陽(yáng)能電池、平板顯示器等光電裝置中得到廣泛應(yīng)用，因此ZAO 薄膜是值得深入研究的新一代透明導(dǎo)電材料。
目前用于制備ZAO 薄膜主要的方法有化學(xué)氣相沉積法，溶膠- 凝膠法，脈沖激光法,等離子體沉積法，熱噴涂法及磁控濺射法。在這些工藝中, 直流反應(yīng)磁控濺射法具有低的沉積溫度,高的沉積速率,薄膜厚度可控性好,合金靶易于制作等優(yōu)點(diǎn)。但是這種工藝的穩(wěn)定性不易控制，這主要是因?yàn)楹辖鸢斜砻姹谎趸a(chǎn)生靶材中毒現(xiàn)象，從而導(dǎo)致靶電壓和沉積速率的急劇下降，造成進(jìn)一步沉積的困難。本文研究了O2 氣流量，襯底溫度，反應(yīng)氣壓和濺射功率等工藝參數(shù)對(duì)ZAO 薄膜沉積速率的影響規(guī)律，以減輕這種現(xiàn)象的影響而進(jìn)一步提高直流反應(yīng)磁控濺射技術(shù)的沉積速率。
1、薄膜制備
所有薄膜的制備均在JGP- 450 型磁控濺射設(shè)備上進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)條件為:靶材為220 mm×80 mm×5 mm 矩形Zn/Al 合金靶,Al 的相對(duì)含量為3% ,本底真空度均優(yōu)于1.3×10- 3 Pa ,靶到襯底的距離為60 mm。選用普通玻璃（50 mm×50 mm×1 mm)作為襯底，用去離子水沖洗后再在丙酮乙醇中采用超聲波清洗10 min，然后再次用去離子水沖洗烘干。鍍膜前,先用Ar+ 離子對(duì)靶預(yù)濺射15 min。通入O2 氣后, 待靶的電流和電壓充分穩(wěn)定后轉(zhuǎn)開(kāi)擋板進(jìn)行沉積,沉積時(shí)間為30 min。Ar 氣和O2 氣的流量由流量計(jì)分別控制，Ar 氣流量固定為20 sccm。通過(guò)調(diào)節(jié)分子泵閘板閥的排氣量以使反應(yīng)氣壓控制在0.5～1.1 Pa，沉積溫度控制在170～230℃，濺射功率控制在120～180 W。
1、膜厚的測(cè)量
實(shí)驗(yàn)中采用干涉光譜法測(cè)量薄膜的厚度，所采用的測(cè)量?jī)x器是IT- 1810 型紫外可見(jiàn)光分光光度計(jì)，利用它繪制薄膜的反射和透射光譜曲線(xiàn)，選取曲線(xiàn)上波長(zhǎng)在632.8 nm 相臨波峰或波谷所對(duì)應(yīng)的λa、λb 和對(duì)應(yīng)的折射率n，即可求得膜厚d再除以時(shí)間即為沉積速率。
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