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应用广泛的透明导电氧化物薄膜ITO和AZO一直备受人们的关注,虽然ITO薄膜电学性能优异,但是在近红外区透过率较低,限制了其在红外技术中的应用;AZO薄膜在近红外区透过率很高,但电学性能和ITO相比相差较大。为了得到近红外区域透过率高且电学性能优良的导电薄膜,本文采用磁控溅射技术在玻璃衬底上制备了 ITO/AZO薄膜,测试结果表明,薄膜的光电性能优良。一、ITO/AZO周期膜的制备与性能研究:利用ITO和AZO共同起辉,制备了结构为(AB)n型的周期膜,其中,A为ITO,B为AZO,n为周期数。通过控制衬底在各靶前停留时间控制单层膜的厚度,通过控制衬底在腔体中旋转的周期控制薄膜总厚度,研究了单层膜厚、总厚度和周期数对ITO/AZO周期膜性能的影响:(1)研究了单层膜厚对ITO/AZO周期膜性能的影响,此时薄膜总厚度为200nm,周期 n=20,dA+dB 分别为 8nm+2nm、6nm+4nm、5nm+5nm、4nm+6nm、2nm+8nm。ITO/AZO周期膜的测试结果表明:在周期膜层中,当AZO层厚度较薄时,ITO/AZO周期膜生长取向为In2O3的(222)方向,随着AZO层膜厚的增加,ITO层厚度的减小,ITO/AZO周期膜XRD衍射图谱逐渐出现ZnO的(002)峰;ITO/AZO周期膜的晶粒尺寸先减小后增大;ITO/AZO周期膜的迁移率和载流子浓度总体呈下降趋势,电阻率先缓慢升高后急剧升高;ITO/AZO周期膜在可见光区平均透过率先降低后升高,在近红外区的平均透过率逐渐上升,最高达到93.5%。(2)研究了总厚度对ITO/AZO周期膜特性的影响,此时单层ITO+AZO厚度均为2nm+8nm,总厚度分别为160、190、200、220、250、280 nm。测试结果表明:随着ITO/AZO周期膜总厚度的增加,薄膜的生长择优取向均为ZnO的(002)方向,衍射峰强度没有因厚度不同而有明显改变,且表面平整度、粗糙度没有明显变化,所有薄膜表面均为颗粒状;在膜厚为200 nm时,薄膜电学性能最好,迁移率为26.3cm2V-1s-1,电阻率为1.6×10-3Ω·cm,此时薄膜在可见光区的平均透过率为88.8%,在近红外区平均透过率为91.3%。(3)保持ITO/AZO周期膜总厚度为200nm,使dA=dB,周期数分别为5、10、15、20、30,研究了周期数对其性能的影响。研究结果表明:当周期数较少时,ITO/AZO周期膜生长择优取向有In2O3的(222)方向和ZnO的(002)方向,且In2O3的(222)择优取向更加明显。随着周期数的增多,ITO/AZO薄膜的ZnO的(002)择优取向变强,且薄膜表面平整度变好,粗糙度降低,晶体颗粒尺寸变小。随着周期数的增多,ITO/AZO周期膜载流子浓度持续降低,迁移率整体呈上升趋势,电阻率逐渐增大,在周期为30时载流子浓度最低,为2.5×1020 cm3,迁移率达到最高值30.1 cm2V-1s-1,此时电阻率为8.2×10-4Ω·cm,且薄膜在近红外区平均透过率达到最高值91.1%。二、使ITO和AZO靶同时起辉,衬底在腔体中做不停留圆周运动,制备了厚度均为200 nm的ITO/AZO复合膜。通过改变ITO和AZO溅射功率,改变其在复合膜中的含量,研究了溅射功率对ITO/AZO复合膜性能的影响,其中,ITO和AZO 功率 PITO+ PAZO 分别为 400W+0W,400W+350W,400W+375W,400W+400W,375W+400W,350W+400W,350W+425W,0W+400W,AZO 相对 ITO 功率逐渐升高。实验结果表明:不同功率下制备的ITO/AZO复合膜均为非晶结构。功率的改变使得ITO/AZO复合膜表面形貌发生了很大的变化,A2O功率较低时,薄膜表面非常平整,非晶包络尺寸较小且均匀,随着AZO相对功率的升高,薄膜表面平整度降低,非晶包络变大且尺寸不均匀。随着AZO功率的升高,载流子浓度总体呈下降趋势,迁移率变化趋势和载流子浓度完全相同,电阻率变化趋势则与其相反。在可见光区,ITO和AZO薄膜透过率较高,ITO/AZO复合膜透过率降低;在近红外区,ITO透过率较低,AZO透过率较高,ITO/AZO复合膜平均透过率介于两者之间,最高为91.1%,此时薄膜在可见光区平均透过率为86.7%,电阻率为7.8×10-4 Ω·cm,载流子浓度为2.5×1020cm-3,迁移率为32.5 cm2V-1s-1。功率变化对ITO/AZO复合膜性能有影响,但无明显规律。