a相納米氧化鋁VK-L30在AZO靶材上的應(yīng)用效果優(yōu)異

時(shí)間：2020-01-05作者：宣城晶瑞新材料有限公司瀏覽：311

 

a相納米氧化鋁VK-L30在AZO靶材上的應(yīng)用效果優(yōu)異

13305631332,   qq: 1830343958

  透明導(dǎo)電薄膜具有高可見(jiàn)光透過(guò)率和低電阻率的特點(diǎn)，因此可以作為平面顯示器和太陽(yáng)能平面電極材料，也可用在節(jié)能方面。

   隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，銦資源嚴(yán)重短缺、成本高得問(wèn)題越來(lái)越**。目前，可替代ITO的材料是AZO、FTO、CZO、CTO等。FTO雖然性能上能達(dá)到要求，但在等離子體中定性差，原材料制備技術(shù)復(fù)雜、成本高；CZO、CTO都含有對(duì)環(huán)境不友好的Cd元素；而AZO透明導(dǎo)電薄膜的禁帶寬度達(dá)到3.4V,本征吸收限為360nm，可以作為薄膜電池的窗口層材料，其寬帶隙的特點(diǎn)可減少p，n型摻雜區(qū)對(duì)光的吸收，提高光能量的利用率。同時(shí)，AZO透明導(dǎo)電薄膜電阻率低，可見(jiàn)光透過(guò)率高，是良好的前透明層材料，與其他幾種材料相比，AZO還具有等離子體穩(wěn)定性高、制備技術(shù)簡(jiǎn)單、原材料便宜易得、無(wú)毒等特點(diǎn)。這些特點(diǎn)使得AZO薄膜在薄膜太陽(yáng)能電池領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。目前，化學(xué)組成m（ZnO）:m(Al2O3)=98:2的AZO已經(jīng)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用。

   隨著透明導(dǎo)電薄膜的應(yīng)用發(fā)展，AZO濺射靶材及其薄膜沉淀技術(shù)成為研究熱點(diǎn)，但AZO靶材熱壓制備研究未見(jiàn)公開(kāi)報(bào)導(dǎo)，有關(guān)AZO靶材原料粉體性能及靶材性能與薄膜性能的關(guān)系研究很少。因此，本實(shí)驗(yàn)以ZnO和Al2O3為原料，在不同溫度下制備AZO靶材，并將其作為濺射源進(jìn)行射頻磁控鍍膜測(cè)試，具有研究靶材的密度與孔徑分布對(duì)薄膜光電性能的影響。

1  實(shí)驗(yàn)

  采用ZnO和Al2O3粉為原料，質(zhì)量比為98：2，球磨混合32h后于1000度煅燒制備出混合均勻的原料粉體在惰性氣體保護(hù)氣氛中熱壓制備AZO靶材。壓力設(shè)定為18Mpa,熱壓溫度為850度、950度、1050度、1150度，升溫速率為20度/min，保溫時(shí)間為30min。

2  結(jié)果與討論

2.1  原料粉的成分與結(jié)構(gòu)分析

   經(jīng)過(guò)球磨混合、煅燒處理后的原料粉成分分布和形貌如圖1所示。由圖1可以看出，混合原料粉中Al分布較均勻，無(wú)明顯富集。根據(jù)面積平均法計(jì)算得：原料粉的平均粒徑為80nm，屬于納米級(jí)。

   原料粉體的結(jié)構(gòu)如圖二所示。原料粉XRD中ZnAl2O4尖晶石衍射峰的細(xì)節(jié)如圖3所示。

2.2   靶材的密度與薄膜光電性能

  熱壓是對(duì)置于限度形狀的模具中松散粉末或粉末壓坯加熱的同時(shí)對(duì)其施加壓力的燒結(jié)過(guò)程。隨著溫度的升高，原子的擴(kuò)散能力增強(qiáng)，兩個(gè)表面的原子就能越過(guò)顆粒間勢(shì)壘而鍵和。

   圖4是熱壓溫度對(duì)AZO靶材密度的影響。由圖4可以看出，隨著熱壓溫度的不斷升高，原子擴(kuò)散能力增強(qiáng)，通過(guò)物質(zhì)的傳遞，坯體總體積收縮，孔隙率迅速減小，靶材相對(duì)密度從51.7%升到94.79%。

 

    

AZ0靶材致密度對(duì)薄膜的沉積速率及其光電性能都有一定的影響。圖5顯示的是靶材密度與薄膜沉積速率的關(guān)系。靶材密度越高，孔隙率越小，薄膜的沉積速率越快。

圖6是靶材密度、濺射功率與薄膜電阻率的關(guān)系圖。在AZO薄膜中，一個(gè)Al原子替代一個(gè)Zn原子形成了一個(gè)正電中心和一個(gè)多余的價(jià)電子，這兩者之間是弱束縛。另外，氧離子脫落晶格結(jié)合成氧氣溢出并形成氧缺位，缺位電離出的電子容易被鋅離子俘獲，被俘獲電子與鋅離子之間也是弱束縛，這2種機(jī)制產(chǎn)生的電子很容易被激發(fā)到導(dǎo)帶上形成載流子。所以薄膜中的載流子來(lái)源于氧缺位和替位摻雜，薄膜的電阻率主要取決于載流子的濃度和遷移率。

由圖6可以看出，靶材的致密度越高，沉積薄膜電阻率越低。根據(jù)沉積速率測(cè)試結(jié)果，靶材密度越高，薄膜沉積速率越快。較高的沉積速率可以增加沉積薄膜的均勻性，同時(shí)由于晶粒生長(zhǎng)快，薄膜內(nèi)部的位錯(cuò)等缺陷減少，由此而引入的懸空鍵減少，復(fù)活的載流子亦減少，提高了薄膜中的載流子濃度，故而所得薄膜的電阻率較低。

研究資料表明，薄膜的透光率與濺射功率也有一定的關(guān)系。隨著濺射功率增加，薄膜透光率下降。從圖7可以看出，靶材密度越高，這種影響關(guān)系也越明顯。

高密度靶材的表面沉積速率較快，尤其是在較高的功率下，膜層與基片的粘附能力及膜層的致密性都有所提高，薄膜晶體結(jié)構(gòu)得到進(jìn)一步優(yōu)化，從而使導(dǎo)帶上具有相當(dāng)高的自由電子濃度，降低了薄膜電阻率。但是較高的載流子濃度將引起可見(jiàn)光和紅外區(qū)電磁輻射的吸收，使薄膜在可見(jiàn)光范圍內(nèi)透光率下降。

圖8是相對(duì)密度為94.79%的靶材在濺射功率為30W下的透光率曲線。圖8中T代表平均透過(guò)率，D代表薄膜厚度?？梢钥闯?，該靶材不同沉積時(shí)間下的表面透光率均大于80%.相對(duì)密度為94.79%的靶材在衍射功率為30W下沉積20min所制備的表面的結(jié)構(gòu)、外形和成分分布如圖9-圖11所示。

綜上所述，相對(duì)密度為97.79%的靶材沉積20min所制備的表面平均透過(guò)率為85.5%,電阻率為3.14×10^-4 Ω·cm ，具有（002）擇優(yōu)取向，平均晶粒為27.3nm，在放大倍數(shù)為5000倍時(shí)線掃描成分分布均勻，滿足表面太陽(yáng)能對(duì)透明導(dǎo)電薄膜的要求。

2.2靶材孔徑分布與薄膜光電性能

圖12是2中原料熱壓靶材的孔徑分布測(cè)試結(jié)果。由圖12可以看出，煅燒處理后的原料粉熱壓制備的靶材孔徑分布在151-349nm,分布范圍高度集中，占?xì)饪卓傮w積的99.55。未經(jīng)煅燒處理的原料粉熱壓制備的靶材孔徑范圍較寬，主要分布在151-1085nm，其中不同區(qū)間的氣孔體積比較接近，沒(méi)有明顯的孔徑集中。

在濺射功率30W下，將以上2種AZO靶材分別濺射40min制備薄膜。表2是薄膜光電性能測(cè)試結(jié)果由表2可以看出，平均孔徑較大，孔徑分布范圍較寬的靶材，沉積薄膜電阻率較高，薄膜透光率變化不大。

2.3 耐濺鍍測(cè)試

靶材的使用壽命是指靶材在一定的功率下連續(xù)穩(wěn)定濺射沉積薄膜時(shí)間。靶材出現(xiàn)開(kāi)裂、擊穿、中毒等現(xiàn)象，就會(huì)嚴(yán)重影響沉積薄膜的質(zhì)量，降低靶材的使用壽命。將不同密度的靶材靶材分別在功率150W連續(xù)濺射1h，濺射靶材的直徑為70mm（功率密度為3.9W/cm2），結(jié)果如表3所示。

測(cè)試結(jié)果如表3所示，相對(duì)密度大于80%靶材連續(xù)濺射1h之后，表面平整無(wú)裂紋，使用壽命大于150W·h；密度**80%的靶材，在150W功率下持續(xù)60min發(fā)生開(kāi)裂，使用壽命小于150W·h。由此驗(yàn)證較低密度的靶材在長(zhǎng)時(shí)間高功率濺射下較容易發(fā)生開(kāi)裂。

 


宣城晶瑞新材料有限公司專注于納米二氧化鈦光觸媒,高純納米氧化鋁塊,高純納米氧化等

• 詞條

  詞條說(shuō)明

• 6N高純氧化鋁在高壓SF6斷路器噴口原料PTFE上的應(yīng)用

  ? 6N高純氧化鋁在高壓SF6斷路器噴口原料PTFE上的應(yīng)用 13305631332,?? 13305631650，qq: 1830343958 使用性能： 1. 高純氧化鋁能顯著提高PTFE耐高溫絕緣性能。 復(fù)合PTFE相對(duì)介電常數(shù)隨溫度的升高而減小，隨填料的增加而增大。在相同添加量的情況下，加入BN的復(fù)合PTFE相對(duì)介電常數(shù)較小，其次是高純氧化鋁（Al2O3）,加

• a相納米氧化鋁VK-L30在AZO靶材上的應(yīng)用效果優(yōu)異

  ? a相納米氧化鋁VK-L30在AZO靶材上的應(yīng)用效果優(yōu)異 13305631332,?? qq: 1830343958 ? 透明導(dǎo)電薄膜具有高可見(jiàn)光透過(guò)率和低電阻率的特點(diǎn)，因此可以作為平面顯示器和太陽(yáng)能平面電極材料，也可用在節(jié)能方面。 ?? 隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，銦資源嚴(yán)重短缺、成本高得問(wèn)題越來(lái)越**。目前，可替代ITO的材料是AZO

• 粉末涂料如何防止結(jié)塊效果較好？

  ? 粉末涂料如何防止結(jié)塊效果較好？ 13305631332，qq: 1830343958 粉末涂料具有在一定溫度下結(jié)塊的傾向，這主要是組成粉末涂料中的樹(shù)脂、流平劑等材料遇熱軟化所致。我公司生產(chǎn)的粉末涂料都是熱固性粉末涂料，即作為主要成膜物的樹(shù)脂是分子量較低的**高分子聚合物。這些樹(shù)脂具有一種物理性能，在較低溫度下，它表現(xiàn)為硬而脆的玻璃狀態(tài)，當(dāng)溫度上升到一定程度時(shí)，樹(shù)脂開(kāi)始轉(zhuǎn)變成具有一定的