AZO靶材的制备与镀膜应用研究.docx

ＡＺＯ 靶材的制备与镀膜应用研究 ＊王 星 明 ，白雪 ，段 华 英 ＡＺＯ 靶材的制备与镀膜应用研究 ＊ 王 星 明 ，白 雪 ，段 华 英 ，石 志 霞 ，孙 静 ，卢 世 刚 ，黄 松 涛 （北京有色金属研究总院矿物资源与冶金材料研究所 ，北 京 １０００８８） 摘 要 以 ＺｎＯ 和 Ａｌ２Ｏ３ 粉 体 为 原 料 ，在不同的热压温度下制备 ＡＺＯ 靶 材 。 通过阿基米德法测量靶材的密 度 ，压汞法测量靶材的孔径分布 ，扫描电镜观察靶材的断面形貌 。 将所制备的靶材作为溅射源 ，进行射频磁控镀膜测 试 。 采用台阶仪测量膜厚 ，紫外分光光度计测 量 薄 膜 透 光 率 ，四探针电阻图谱仪测量薄膜电阻率 ，ＸＲＤ 分 析 薄 膜 结 构 ，研 究 靶 材 密 度及孔径分布 与 薄膜光电性能的关系 。 结 果 表 明 ，经 过机械 合 金 化和煅烧处理制备的原 料 粉 （ｍ（ＺｎＯ）∶ｍ（Ａｌ２Ｏ３）＝９８∶２），Ａｌ部 分 扩 散 进 入 ＺｎＯ 晶 格 中 ，另一部分由于固溶度的限制形成了 ＺｎＡｌ２Ｏ４ 尖 晶 石 。 在相同的溅射条件下 ，靶 材 密 度 越 高 ，薄膜沉积速率越快 ，所得薄膜电阻率 越 低 ，但溅射功率较高时薄膜透光率明显 减 小 。 平均孔径较小且孔径分布集中的靶材 ，溅 射 所 得 薄 膜 电 阻 率 较 低 。 在溅射功率密度为 ３．９Ｗ／ｃｍ２ 下 ，相 对 密 度 高 于 ８０％ 的 ＡＺＯ 靶 材 ，靶 材 寿 命 大 于 １５０Ｗ·ｈ。 相 对 密 度 为 ９４．７９％ 的靶材在溅射功率 ３０Ｗ 下 沉 积 ２０ｍｉｎ得 到 薄 膜 的 电 阻 率 为 ３．１４×１０－４Ω·ｃｍ，平均透过率大于 ８５％ ，具 有 （００２）择 优 取 向 ，满足薄膜太阳能对透明导电薄膜性 能 的 要 求 。 关 键 词 ＡＺＯ 靶 材 热 压 薄 膜 溅 射 中 图 分 类 号 ：ＴＢ３２１；ＴＢ４３ 文 献 标 识 码 ：Ａ ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆＡＺＯＴａｒｇｅｔａｎｄＳｐｕｔｔｅｒｉｎｇＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ＷＡＮＧ Ｘｉｎｇｍｉｎｇ，ＢＡＩＸｕｅ，ＤＵＡＮ Ｈｕａｙｉｎｇ，ＳＨＩＺｈｉｘｉａ， ＳＵＮＪｉｎｇ，ＬＵ Ｓｈｉｇａｎｇ，ＨＵＡＮＧＳｏｎｇｔａｏ （Ｍｉｎｉｎｇ，Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙａｎｄ ＭａｔｅｒｉａｌｓＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＧｅｎｅｒａｌＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｆｏｒＮｏｎ－Ｆｅｒｒｏｕｓ Ｍｅｔａｌｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８８） Ａｂｓｔｒａｃｔ ＡＺＯｔａｒｇｅｔｓｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｈｏｔ－ｐｒｅｓｓｉｎｇｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｕｓｉｎｇＺｎＯａｎｄ Ａｌ２Ｏ３ ｍｉｘ－ ｔｕｒｅｐｏｗｄｅｒａｓｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌｓ．ＴｈｅｄｅｎｓｉｔｙｏｆｔａｒｇｅｔｗａｓｍｅａｓｕｒｅｄｂｙＡｒｃｈｉｍｅｄｅｓｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｐｏｒｅｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆｔａｒｇｅｔ ｗａｓ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｂｙ ｍｅｒｃｕｒｙｉｎｔｒｕｓｉｏｎ ｐｏｒｏｓｉｍｅｔｅｒａｎｄｆｒａｃｔｕｒｅ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｏｆ ＡＺＯ ｔａｒｇｅｔ ｗａｓｏｂｓｅｒｖｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈＳＥＭ．ＴｈｅＲＦｍａｇｎｅｔｒｏｎｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇｔｅｓｔｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｕｓｉｎｇｔｈｅｐｒｅｐａｒｅｄｔａｒｇｅｔｓａｓｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇｓｏｕｒｃｅ．Ｔｈｅ ＲＦ ｍａｇｎｅｔｒｏｎｃｏａｔｉｎｇｔｅｓｔｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｕｓｉｎｇｔｈｅｐｒｅｐａｒｅｄｔａｒｇｅｔｓａｓｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇｓｏｕｒｃｅ．Ｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｔｈｅｆｉｌｍ ｗａｓｍｅａｓｕｒｅｄｂｙＰｒｏｆｉｌｅｒ，ｔｈｅｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅｗａｓｍｅａｓｕｒｅｄｂｙ ＵＶｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒ，ｔｈｅｆｉｌｍｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｗａｓ ｍｅａ－ ｓｕｒｅｄｂｙＦｏｕｒ－ｐｏｉｎｔｐｒｏｂｅｍｅｔｅｒａｎｄｔｈｅｐｈａｓｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗａｓｍｅａｓｕｒｅｄｂｙＸ－ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈ ｍａｉｎｌｙｆｏ－ ｃｕｓｅｄｏｎｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｆｉｌｍｓ’ｅｌｅｃｔｒｏ－ｏｐｔｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙａｎｄｔｈｅｄｅｎｓｉｔｙａｎｄｐｏｒｅｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔａｒ－ ｇｅｔ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔＩｎｔｈｅｒａｗｐｏｗｄｅｒｗｈｉｃｈｗａｓｍｉｘｅｄｂｙ ＭＡａｎｄｃａｌｃｉｎｅｄｐｒｏｃｅｓｓ，ｓｏｍｅｏｆＡｌｅｌｅｍｅｎｔｄｉｆｆｕ－ ｓｅｓｉ