反应磁控溅射法制备F掺杂ZnO(FZO)薄膜的结构和透明导电性能

以Zn/ZnO/ZnF2混合物为靶材，在衬底温度（Ts）为150℃和300℃、溅射气氛为Ar+O2和Ar+H2下反应溅射制备F掺杂ZnO（FZO）薄膜，研究气体流量、Ts以及溅射气氛对薄膜结构及透明导电性能的影响。结果表明：对于Ar+O2下制备的FZO薄膜，Ts=300℃时有利于制备出具有（002）择优取向、结晶度高、压应力低且透明导电性能较好的薄膜。对于Ar+H2下制备的薄膜，Ts增大到300℃虽然提高了薄膜结晶度和透光性，降低了压应力，但薄膜厚度明显降低，薄膜导电性能变差。比较两种气氛下制备的FZO薄膜，发现Ar+H2下制备的薄膜可在150℃和0.8~3.2 mL·min-1的H2流量范围内得到更好的透明导电性能（电阻率为3.5×10-3 Ω·cm，可见光平均透光率为87%）。讨论Ar+H2气氛时H等离子的刻蚀作用与H掺杂、Ar+O2气氛时O离子的轰击作用与薄膜氧缺陷的变化、Ts升高时沉积原子反应活性与迁移能力增强以及Eg与载流子浓度的关系。