制备工艺条件对In掺杂CdO基透明导电薄膜性能的影响(2)

基于以上所述,本文将先对 CdO 薄膜的基本特性以及制备方法进行介绍,然后用不同的方法制备In-CdO透明导电薄膜,并得出不同工艺条件下薄膜的性能差异


基于以上所述,本文将先对 CdO 薄膜的基本特性以及制备方法进行介绍,然后用不同的方法制备In-CdO透明导电薄膜,并得出不同工艺条件下薄膜的性能差异。

第二章 CdO 薄膜的基本性质

CdO结构为 NaCl 简立方结构,如图 2-1(a)所示。当外界气压增大到一定数值时,CdO 的结构会发生改变,变成了CsC结构l。如图 2-1(b)所示,晶胞体减变成了原来的94%。常温下CdO颜色是棕色,状态为固体。CdO很稳定,不易发生化学反应,受热也不易分解。

2-1(a)  CdO 的 NaCl 型结构, 2-1(b)  CdO 的 CsCl 型结构

太阳光能量最高的可见光波段在510纳米左右,而CdO对应的吸收波长跟它非常的接近。

在可见光范围(波长380-780 nm)内,CdO薄膜的透光率能够达到80%。由于CdO 存在很多的氧原子空位和镉原子间隙,它们导致了电子的数量增加。CdO载流子浓度变得很高,相应的电阻率很低,因此它是一种导电性能优越的透明薄膜。CdO还具有另外一种特性,当CdO吸附某些气体时,其电导率在吸附后发生变化。这一性质称为气敏性质。

第三章 CdO 薄膜的制备方法

制备CdO薄膜的技术发展到现在已经日益成熟了。制备CdO 薄膜的方法有很多,分为物理和化学气相沉积法两类。其中物理气相沉积法包括直流磁控溅射、射频溅射、脉冲激光沉积等;化学气相沉积法主要有金属有机物气相沉积、燃烧化学气相沉积等[1]。当我们在制备 CdO 薄膜时,不同的工艺条件会改变薄膜结构。不同的技术参数也会改变产品的光电性能,所以采用最佳的制备方法和改变工艺条件能够获得性能优越的薄膜。

脉冲激光沉积技术(PLD技术)发展的历史并不是很久,它是一种全新的在真空条件下进行沉积薄膜的技术。激光的特点有很多,比如单色性好、能量高等,激光聚焦后射入真空室中的靶材上面,使靶材溅射出离子,在真空室里充入一定的气体,这些等离子体在一定的气氛下,会沿着靶材法向的方向运动至对面的基体上,然后形成了薄膜的沉积。PLD 技术在制备薄膜时可以精确地控制各种物质的化学计量的比值,这可以保证靶材与膜成分保持高度的一致。在此实验中,我们可以调节实验的工艺参数,如调节激光的能量、真空室内的气体的压强、基体的温度等工艺参数来获得最佳性能的薄膜。

磁控溅射法是另外一种常见的薄膜制备技术,溅射是一种工艺。它可以用粒子将靶材中的粒子轰击出来,这些粒子会沉积到基体上形成薄膜。磁控溅射按工作电源的不同可以分为两种,交流电下的射频溅射和直流电下的直流磁控溅射。在用射频磁控溅射法沉积时,一般会采用氢气和氧气的混合气体作为气氛气体。在直流磁控溅射中,我们使用金属或者合金作为靶材,因为它们具有导电性。在实验装置中充入氧气和氩气,溅射出来的原子会与装置中的气体发生反应,生成的物质将会沉积在基体上形成薄膜。当我们使用直流磁控溅射时,粒子会与气氛气体发生反应,该溅射称为反应溅射。而在射频磁控溅射中,溅射粒子不会与气氛气体发生反应,因此它们被称为普通溅射。