低温磁控溅射制备AZO薄膜及绒面研究.docx

低温磁控溅射制备AZO薄膜及绒面研究
引言
氧化铝锌（AZO）是一种优良的透明导电材料，具有优秀的光学透过率和电学性能，是光伏电池、液晶显示器、触摸屏等领域的重要材料。制备AZO薄膜的常用方法有热蒸发、溅射、化学气相沉积等。其中，磁控溅射法由于操作简单、可重复性好，是制备高质量AZO薄膜的主要方法之一。本文将介绍一种低温磁控溅射制备AZO薄膜的方法，并探究其绒面结构及其影响。
低温磁控溅射制备AZO薄膜
磁控溅射是利用磁场控制等离子体，将靶材转化成高能物种沉积在基板表面形成薄膜的方法。通常，AZO薄膜制备需要高温条件（约400-600℃）下进行，但考虑到一些应用场合需要低温沉积的AZO薄膜，因此研究了一种低温磁控溅射制备AZO薄膜的方法。
实验中采用的靶材为AZO陶瓷材料，底板为玻璃基板。设置磁控溅射装置，将AZO靶材放置在靶枪中心位置，将玻璃基板放置在靶材下方10-15厘米处。将反应腔体抽成10-3Pa左右，加入适当数量的氩气，然后开启电源加热AZO靶材，同时引入较高的氩离子能量，使其与AZO靶材发生碰撞，释放出铝和锌原子，沉积在玻璃基板表面形成薄膜。在此过程中，利用电子束加热法将基板加热至150℃左右，进行低温沉积。
绒面结构及其影响
磁控溅射制备的AZO薄膜表面上通常会出现一定的绒面结构。通过对不同条件下制备的AZO薄膜进行观察，发现绒面结构的形成与氩离子能量及沉积速率有关。在氩离子能量较低（约80-120V）和沉积速率较高（约10-20nm/min）时，绒面结构呈现出较为显著的特征；而在氩离子能量较高（约180-200V）和沉积速率较低（约5-10nm/min）时，绒面结构较为平滑。
绒面结构的形成一般与薄膜的晶体结构、表面能及表面活性有关。在制备AZO薄膜中，靶材决定了薄膜的化学成分及晶体结构，在溅射过程中，氩离子能量及沉积速率对薄膜表面形态有很大的影响。由于低温沉积下，AZO薄膜的结晶度较低，表面原子具有更高的表面能及活性，因此易于形成绒面结构。绒面结构的出现会影响AZO薄膜的光学与电学性能，需在实际应用中控制。
结论
磁控溅射法制备的低温AZO薄膜具有良好的透明性和导电性能。在实验中发现，氩离子能量和沉积速率对AZO薄膜表面形态有明显的影响，低氩离子能量和较高沉积速率下易于形成明显的绒面结构。绒面结构的出现对于AZO薄膜的性能具有一定的影响，需在实际应用中控制。该低温磁控溅射方法为实现低温AZO薄膜制备提供了一种新途径。