平板显示器、太阳能电池、发光二极管、气体传感器、节能玻璃等光电器件的广泛应用进一步扩大了透明导电薄膜的市场需求。目前应用最多的是ITO薄膜,但是ITO薄膜主要成分In是一种昂贵稀有且有毒元素,制约了 ITO薄膜的实际应用。氧化锌(ZnO)是一种具有六方纤锌矿晶体结构的宽禁带Ⅱ-Ⅵ族半导体材料。ZnO基的透明导电薄膜具有与ITO薄膜相当的光电性能(高透过率,低电阻率),且原料丰富、价格低廉、无毒、在氢等离子体气氛中稳定,被公认为是替代ITO薄膜的理想材料。本文采用射频磁控溅射法用氧化锌陶瓷靶在玻璃衬底上面制备出高质量的掺杂的ZnO基透明导电薄膜,用XRD、SEM、XPS和紫外可见---红外分光光度计等测试手段对沉积的薄膜进行了表征和分析。分析了 AZO薄膜的导电机制,用Van der Pauw方法对样品的电学特性进行了测量。制备过程中改变衬底温度、氧氩比、功率、气压等工艺条件,研究各个参数对于薄膜光电性能的影响。并通过正交实验得出最佳的工艺参数。制备的薄膜都具有较好的晶体结构和光电特性。XRD表明,制备的薄膜为多晶,具有C轴择优取向。薄膜的光谱分析结果表明:薄膜样品的可见光透射率平均值均在80%以上。薄膜的电学性能分析结果表明,AZO薄膜的电阻率受功率、氧氩比的影响较大。随着功率的增大,电阻率减小,迁移率增大;随着氧氩比的增大,电阻率增大,迁移率减小。研究了退火温度和退火气氛如真空、空气对光电特性的影响。结果表明在400℃以下随着退火温度的升高和时间的延长,电阻率减小,载流子浓度和迁移率增大。不同退火气氛的比较说明了氧空位缺陷是薄膜载流子的重要来源,有利于提高导电性。通过改变掺杂浓度及掺杂类型来探究导电的机理及主要影响因素。理论和实验已经证明,随着Al的掺杂浓度的增加,ZnO的导电性是先增加后将降低的,当掺杂浓度为2%时,薄膜的导电性能最佳。这主要是因为当掺杂浓度低时,Al掺杂浓度的增加会增加载流子的浓度而使电阻率降低,而掺杂浓度过高时载流子浓度增加不多,薄膜内杂质增多,载流子散射增强,迁移率下降,最终导致电阻率升高。Al、H共掺的结果表明H不仅可以影响AZO薄膜的结构,还会扮演施主的角色提高薄膜的导电性,故H的掺杂有利于获得高性能AZO透明导电薄膜。本文最后设计老化试验来研究ZnO基透明导电膜的老化特性及物理机理。在温度80℃湿度80%的环境条件下放置24天,定期的每三天测量一次方阻值。并对比普通室内环境放置的和表面涂覆其他有机物层的来研究薄膜的电学的性能老化的过程,结果表明在高温高湿的环境下,薄膜的老化是加速的,在有有机物覆盖时也会使得老化过程加剧。对实验后的样品再次在氢气中退火发现薄膜的电学性能都有回升,甚至有的会比初始的导电性还好。这说明老化主要是吸附空气中的水和氧而导致的薄膜性能的恶化,但这一过程是可逆的。但是对于表面有有机物覆盖的薄膜,此过程只能部分可逆,性能还是永久性的劣化了。由以上对AZO薄膜的组织结构和光电性质的研究,我们得到了用射频磁控溅射法制备AZO薄膜的最佳工艺条件为:掺杂浓度为2%,氧氩比0:30,衬底温度30℃,工作压强3Pa,靶基距6cm,功率120W,退火温度400℃。在此条件下制备的AZO薄膜其透射率高达80%,电阻率可降至约10-4Ω.cm。因此AZO薄膜具有低电阻率、高透射率等特点,可作为透明电极用于光电器件中。