本文着重研究透明导电薄膜因掺杂氧化镉的制作过程中电学,光学和结构性能最优的条件,并在In掺杂含量和衬底温度实现优化处理。

2制备透明导电薄膜

2.1磁控溅射法制备透明导电薄膜

磁控溅射法是在薄膜制备中最为常见的透明导电薄膜制备方法,在诸多的国内外研究中被广泛的应用。根据在实验时工作工艺条件的不同可分为直流磁控溅射和射频磁控溅射两种方式进行薄膜的沉积。在进行直流磁控溅射实验时,首先选用纯净的In2O3和CdO化合物混合组成金属物质作为靶材,选用氩气和氧气的混合气体为溅射时的气氛。射频磁控溅射保持射频频率固定,选用晶体材料作为振荡器,靶材一选用的In2O3和CdO的金属混合粉末。制备时,首先设置好靶材再将容器中的空气抽空致使其处于真空的状态,随后打开气泵充入气氛,在电场和磁场的作用下进行溅射和沉积处理。改变参数以制备不同浓度的样品以供实验,并且运用磁控溅射装置的特点和它性能上的优点,可以减小了实验时的误差,以此减小对实验结果的影响【2】。

2.2过滤阴极电弧法制备透明导电薄膜

过滤阴极电弧法制备薄膜是工业生产中被广泛运用的方法,在实验之前先选取高纯度的铟和金属镉以作为实验时的靶材。实验中,将金属靶材主要是指铟和金属镉置于特定的实验装置内,在一般学校的实验室水平条件下将两极之间的电阻调节在几十到几百欧姆之间较为合理,电阻过高或过低都会是实验的样本性能有些许误差。随后将薄膜沉积室清理、衬底清洗、安置靶材及衬底材料、运用气泵将沉积室中原有空气抽至真空状态后加热部分时间后充入氧气。通过设置实验设备中电流,持续时间,温度,脉冲时间间隔以及充入气体的浓度等等。然后打开设备电源,点击开始,就可以开始沉积样本薄膜。根据在实验中的具体样品的主要要求,譬如本实验中的浓度为1.5%,4.5%和11.8%的薄膜可以适当改变控制示数,得到对实验结果最有利的实验样本【8】。此方法可以大规模的应用于工业生产中,有着方便快捷制造批次产品的优点且制备的薄膜表面光滑平整,薄膜样品质量水平较好。适合为精密仪器提供原材料。

3 氧化镉薄膜的结构表征

3.1CdO透明导电薄膜的结构

氧化镉晶体的微观结构在自然界中具体有如图1.1所示的(a)立方NaCl型结构和(b)Cscl结构两种形式,在一些特定外界环境下两种不同的结构之间会相互转化,譬如当外界温度升高或气压达到89Gpa这一条件,两种结构即会发生转变。并且在转变的过程中体积也会发生一定的变化,具体而言体积见小了5%左右。在常温下呈现出棕色的固体,呈碱性且在高温的环境下不易分解。

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