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书山有路勤为径，学海无涯苦作舟

银基透明导电薄膜制备及其性能研究

采用磁控溅射方法制备了ZnO/Ag/ZnO、AZO/Ag/AZO三层和

AZO/LiF/Ag/LiF/AZO、AZO/Al/Ag/Al/AZO五层透明导电薄膜，该体系薄膜

450~700nm的平均透过率在80%以上，方块电阻约5Omega;/sq。插入LiF

和Al的AZO/LiF/Ag/LiF/AZO和AZO/Al/Ag/Al/AZO导电薄膜在723K退火

后方块电阻分别为5.7Omega;/sq和7.6Omega;/sq，而AZO/Ag/AZO薄膜

电阻快速上升到27Omega;/sq。这表明五层结构的透明导电薄膜相比三层结构

的导电薄膜明显的提高了热稳定性。可能原因是插入的LiF或Al层能抑制Ag

原子的扩散和团聚。

透明导电薄膜广泛应用于平板显示、太阳能电池、光电子器件等诸多领

域。透明导电氧化物(transparentconductiveoxide，TCO)因其在可见光范围的高

透过率和较低的电阻率获得了较多关注与研究。然而在较低温度下制备的单层

TCO薄膜存在载流子迁移率较低，电阻率偏高，且因TCO薄膜较脆，在柔性

基底的弯曲性并不理想等缺点。银基多层透明导电薄膜如TCO/Ag/TCO结构的

薄膜，因Ag具有良好的导电性和延展性，Ag的加入利于实现透明导电薄膜制

备的低温化，使得薄膜在弯曲状态下保持其良好导电性成为可能[7]。此外，将

Ag与半导体金属氧化物组合形成三明治结构后，利用纳米银膜产生的表面等离

激元共振(surfaceplasmonresonance，SPR)效应，优化Ag与半导体金属氧化物

层可以得到低电阻高透过率的透明导电薄膜。

在实际应用中，透明导电薄膜的环境稳定性亦为研究者所关注。多层复

合膜的金属/介质界面结构对薄膜附着力与稳定性有重要影响，WangZ等通过在

Ag与氧化物界面插入Ti增强Ag(111)织构从而提高了薄膜的热稳定性。

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KurodaA等将Cr加入Ag与SiO2的界面，提高了两者的粘附性且阻止了Ag

向SiO2层的扩散。本文中，我们采用磁控溅射沉积，通过优化Ag层与上下介

质层膜厚，获得了ZnO/Ag/ZnO、AZO/Ag/AZO体系的三层透明导电薄膜，并

且在Ag与氧化物界面插入超薄LiF或Al来探究该体系多层膜的热稳定性。

此外，我们将ZnO/Ag/ZnO薄膜应用于有机太阳能电池器件，来探究其实际应

用价值。

1、实验实验采用普通玻璃作为基片，依次用洗洁精水、去离子水、丙

酮、异丙醇超声清洗。将玻璃基片安装在磁控溅射腔体后，利用分子泵获得8

乘以10-6Torr的高真空。通入气流量15sccm的氩气，维持工作气压0.3Pa，

依次溅射ZnO、Ag、ZnO靶材常温沉积形成ZnO/Ag/ZnO三层透明导电薄

膜。并按上述流程制备了AZO/Ag/AZO、AZO/LiF/Ag/LiF/AZO、

AZO/Al/Ag/Al/AZO薄膜。AZO为掺杂2wt%Al的ZnO。靶材直径3英寸，

与基片距离10cm。各靶材沉积前均经过10min预溅射清洗。ZnO和LiF利用

射频电源溅射沉积，Ag、Al、AZO利用直流电源溅射沉积。多层透明导电薄膜

在空气环境下退火。未退火的ZnO/Ag/ZnO薄膜激光刻蚀后作为有机太阳解电

池的透明导电阴极，依次旋涂碳纳米离子性溶液(

将活性层在120℃退火10min后，热蒸发沉积10nmM