APCVD法Nb:TiO_2薄膜制备及其光电性能研究

【摘要】透明导电氧化物(简称TCO)薄膜是当今半导体领域研究热点,具有可见光区透过率高、电阻率低等优异的光电性能。广泛应用于平板显示器、太阳能电池等领域。目前可成熟制备的TCO薄膜包括ITO、FTO、AZO薄膜,但它们都各自存在着难以克服的缺点。Nb:TiO2(简称NTO)薄膜是近年来新发现的一种TCO薄膜,具有导电性好、成本低、无毒等优点,具有广阔的应用前景,然而,人们对其认识还不充分,制备技术更是很不成熟,有必要对NTO薄膜进行深入的研究。本文采用APCVD法,在玻璃基板上成功制备了均匀致密的NTO薄膜。通过研究反应温度、气体流量等工艺参数对薄膜的影响,探索了制备NTO薄膜的最佳工艺参数以及气体流量调控规律。同时研究高真空退火、H2退火等热处理方式对薄膜形貌、结构以及对光电性能的影响。结果表明：随反应温度升高,薄膜晶粒有细化的趋势,透过率逐渐增大,但550℃之后开始出现不均匀的块状和条状大颗粒,导致薄膜变得不再均匀致密,500℃-550℃是最佳反应温度区间,易沉积晶粒细小、均匀致密、可见光区较高透过率的NTO薄膜。当总气体流量一定时,增大TiO2的量,薄膜晶粒有逐渐变小且均匀的趋势,透过率逐渐增大,同时薄膜的结构会由金红石相向锐钛矿相过渡；而当TiCl4的量一定时,增大NbCl5的气体流量,薄膜晶粒同样存在变小且均匀的趋势,膜厚会相应减小,透过率逐渐增大；通过气体流量的控制可实现Nb掺杂浓度的可控调节。高真空退火可以显著改善晶体质量,薄膜晶粒会变得细小均匀致密,透过率也会大幅提高；相比较于经过掺杂但未经过H2退火的NTO薄膜和经过H2退火但未掺杂的Ti02薄膜,经过掺杂和H2退火的NTO薄膜其电学性能得到明显改善。
【作者】杨磊；
【导师】宋晨路；刘涌；
【作者基本信息】浙江大学，材料科学与工程，2014，硕士
【关键词】Nb:TiO2薄膜；常压化学气相沉积；透过率；电阻率；

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