氧氩流量比对RF溅射ZnO:Mg薄膜结构及光学性能的影响
DOI:
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作者:
作者单位:

(1.楚雄师范学院 物理与电子科学学院,云南 楚雄 675000; 2.云南师范大学 太阳能研 究所,可再生能源材料先进技术及制备教育部重点实验室,云南 昆明 650092)

作者简介:

自兴发(1971-),男,汉族,云南楚雄人,博士 ,副教授,主要从事Cu2O薄膜太阳电池及光电器件的研究.

通讯作者:

中图分类号:

基金项目:

国家自然科学基金(61271159)资助项目 (1.楚雄师范学院 物理与电子科学学院,云南 楚雄 675000; 2.云南师范大学 太阳能研 究所,可再生能源材料先进技术及制备教育部重点实验室,云南 昆明 650092)


Influence of O2/Ar on structure and optical properties of ZnO:Mg thin films deposited by RF magnetron sputtering
Author:
Affiliation:

(1.School of Physical and Electronic Science,Chuxiong Normal University,Chuxi ong 675000,China; 2.Key Laboratory of Renewable Energy Materials Advanced Technology and Manufacturing of Ministry of Education of China,Solar Energy Res earch Institute,Yunnan Normal University,Kunming 650092,China)

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    摘要:

    利用射频(RF)磁控溅射技术,采用单质Zn靶和 MgO陶瓷靶共溅射,在O2和Ar气的混合气氛下制备了Mg掺杂ZnO(ZnO:Mg)薄膜,并通过改变O2和Ar的流量比O 2/Ar,研究了 对ZnO:Mg薄膜的物相结构、表面形貌及光学性能的影响。结果表明,室 温下O2/Ar在1∶1~3∶1 范围内制备的薄膜均为单相的ZnO(002)薄膜,薄膜具有三维(3D)的结核生长模式;沉积的 ZnO:Mg薄膜在 N2氛下200℃退火处理后,O2/Ar为3∶1制备的薄膜在380~1200nm光谱范围内具有较高的透过率,可见光区平 均透过率约为85%、最大透过率达90%;薄膜的光学带隙 Eg为3.51eV,Mg掺杂对ZnO薄膜的光学带隙具有 较为明显的调制作用;采用极值包络线法计算表明,薄膜在589.3nm 处的折射率为1.963,膜厚约285nm。

    Abstract:

    Mg-doped zinc oxide (ZnO:Mg) thin films have been deposited by radio frequency(RF)magnetron sputtering,using a metallic Zn target and MgO ceramics target in O2and Ar mix ture atmosphere.Effects of O2/Ar on crystalline structure,surface morphology a nd optical properties of ZnO:Mg thin films are investigated. The results show that the thin films deposited at room temperature (RT) are s ignal phase ZnO (002) in the O2/Ar range of 1∶1-3∶1,and thin films show ch aracteristics of 3D nucleation and growth.Post deposition annealing of thin film was carried out at 200°C in N2atmosphere.The transmi ssion spectrum of annealed thin film deposited at the O2/Ar of 3∶1exhibits high transmittance in the wavelen gth region of 380-1200nm.The average transmittance is ~85%,and the maximum transmittance is 90% in the visible regi on.The optical band gap (Eg) of thin film is 3.51eV,and the Eg value can be modula ted by Mg-doping in ZnO:Mg thin film.Moreover,the refractive index and thickness of thin film are calculated based on the envelop e curves of the optical transmission spectrum.The thin film exhibits the refractive index of 1.963(at 589.3nm) and thickness of 285nm.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

自兴发,叶青,刘瑞明,何永泰.氧氩流量比对RF溅射ZnO:Mg薄膜结构及光学性能的影响[J].光电子激光,2015,26(5):883~888

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  • 收稿日期:2015-02-03
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  • 在线发布日期: 2015-06-09
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