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1、ZnO:Ga透明导电氧化物薄膜 的制备和研究,content,1.背景介绍,2.课题目标,4.实验过程,3.进程安排,5.参考文献,基础知识介绍及国内外研究背景,1.氧化物透明导电薄膜 透明：透光率T80%，能隙宽度大，自由电子要少 导电：电阻率10-3 cm，自由电子要多2.国内外的研究以及取得的成就1907年Bakdeker第一个报道了CdO透明导电膜20世纪50年代-SnO2基薄膜和In2O3基薄膜20世纪80年代-ZnO基薄膜出现研究热潮3.当前在该领域存在的瓶颈 TCO 平板显示、太阳能电池 新材料需要,本次课题研究的目的及目标,1.针对存在的问题，我们的研究有怎样的意义GZO：资源
2、丰富 透明导电性好2.通过一年的实验，我们期望取得怎样的目标制备出不同成份配比的GZO靶材；获得GZO薄膜性能特点与制备工艺之间的变化规律；找到合适的制备条件制备出性能优良的GZO薄膜,具有代替ITO/AZO的广泛的应用潜能,进程安排,实验过程,1.烧结靶材 ZnO粉末和 GaO粉末混合烧结成不同Ga含量靶材2.沉积镀膜脉冲等离子体沉积技术（pulsed plasma deposition，简称PPD），将靶材蒸发沉积到衬底成膜3.性能检测成分和力学性能：1.AFM 2.SPM 3.X射线衍射4.台阶仪电学性能：1.四点探针法 2.伏安法光学性能：1.紫外-可见分光光度计,研究条件因素,Ga的
3、质量分数配比；蒸发室最高温度和温度变化过程；等离子体轰击速率；脉冲占空比；旋转靶材的转速及方向；基极温度。,创新点,技术创新：PPD-脉冲等离子体沉积技术 常用方法：VEP、MSP、CVD、MBE PPD：能保证薄膜与靶材中近似相同的元素计量比 不同条件的尝试为高性能薄膜制备提供可能选材创新：ZnO:Ga 常用材料：In2O3、SnO2中掺B、Ga、Al、F等 GZO：ZnO宽禁带，易产生缺陷 沉积温度低，稳定性好 原子半径接近，晶格畸变小 资源丰富，成本低廉,实验主要难点,国内外该领域用PPD研究GZO接近真空，相关资料甚少找到合适的靶材制备环境和薄膜沉积环境工作量大探索GZO薄膜在室温条件
4、下的制备条件,参考文献,Xifeng Li,Weina Miao,Qun Zhang,Li Huang,Zhuangjian Zhang and Zhongyi Hua,The electrical and optical properties of molybdenum-doped indium oxide films grown at room temperature from metallic target,Semiconductor Science and Technology,2005,20:823828Yanwei Huang,Qun Zhang,Guifeng Li,Ming Y
5、ang,Tungsten-doped tin oxide thin films prepared by pulsed plasma deposition,Materials Characterization,2009,60:415 419T.Kakeno,K.Sakai,H.Komaki,K.Yoshino,H.Sakemi,K.Awai,T.Yamamoto,T.Ikari,Dependence of oxygen flow rate on piezoelectric photothermal spectra of ZnO thin films grown by a reactive pla
6、sma deposition,Materials Science and Engineering B,2005,118:70-73T.Yamada,K.Ikeda,S.Kishimoto,H.Makino,T.Yamamoto,Effects of oxygen partial pressure on doping properties of Ga-doped ZnO films prepared by ion-plating with traveling substrate,Surface&Coatings Technology,2006,201:4004-4007S.I.Kwon,S.J.
7、Lee,T.H.Jung,S.B.Park,J.H.Park,W.C.Song,I.N.Kang,D.G.Lim,High density plasma treatment of polyimide substrate to improve structural and electrical properties of Ga-doped ZnO films,Thin Solid Films,2009,517:62986300S.Karamat,R.S.Rawat,T.L.Tana P.Lee,S.V.Springham,E.Ghareshabani,R.Chen,H.D.Sun,Nitroge
8、n doping in pulsed laser deposited ZnO thin films using dense plasma focus,Applied Surface Science,2011,257:19791985A.Martn,J.P.Espinos,A.Justo,J.P.Holgado,F.Yubero,A.R.Gonzalez-Elipe,Preparation of transparent and conductive Al-doped ZnO thin films by ECR plasma enhanced CVD,Surface and Coatings Technology,2002,151 152:289293李素敏、赵玉涛、张钊，磁控溅射制备柔性衬底ZnO：Ga透明导电膜微结构及性能研究，太阳能学报，2007，11：1233-1238马全宝、叶志镇、何海平、朱丽萍、张银珠、赵炳辉，氧分压对直流磁控溅射制备ZnO：Ga透明导电薄膜特性的影响，无机材料学报，2007，6：1113-1116王书方、李喜峰、张建华,表面化学处理和退火对p-GaN/ZnO：Ga接触特性的影响，发光学报，2010，6：849-853,谢谢！,
