跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(18.97.14.89) 您好!臺灣時間:2025/01/25 03:50
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:黃皆智
研究生(外文):Huang, Chieh-Chih
論文名稱:以脈波直流磁控濺鍍沉積AZO透明導電膜之研究
論文名稱(外文):Study on the AZO transparent conductive thin film by pulse DC magnetron sputtering
指導教授:謝立人謝立人引用關係
指導教授(外文):Hsieh, Li-Zen
學位類別:碩士
校院名稱:國防大學中正理工學院
系所名稱:電子工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:73
中文關鍵詞:氧化鋅鋁脈波直流磁控濺鍍
外文關鍵詞:AZOPulse DC magnetron sputtering
相關次數:
  • 被引用被引用:0
  • 點閱點閱:452
  • 評分評分:
  • 下載下載:0
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:1
隨著光電產業的發展,新材料不斷地被開發,透明導電膜即是其中一項,其廣泛的應用於光電及顯示器元件上,目前被業界所廣泛使用的ITO(Indium Tin Oxide)透明導電膜,雖然具有不錯的導電性、透光性及成熟的製程,但是仍有些許的問題無法克服,例如在氫氣電漿中不太穩定、在高溫環境中易釋放毒性等問題,而近年來銦礦的來源短缺,造成近幾年價格飆漲,故目前仍積極尋找其他的材料以替代ITO,其中又以AZO(Aluminum doped Zinc Oxide)因為具有與ITO相近的光電特性、寬能隙、無毒、低成本…等優點,而被寄與厚望。
透明導電膜之製作技術中,由於脈衝直流磁控濺鍍技術可抑制電弧放電,且較RF濺鍍有較高的鍍膜效率,因此愈來愈受到重視,本研究使用脈衝直流磁控電源製備AZO透明導電膜,藉由調整脈波頻率、脈波寬度…..等參數來進行薄膜沉積,以各種材料分析來比較前述鍍膜之各類特性與鍍膜穿透率及電阻率之關係,找出最優化之實驗參數群。
實驗結果顯示,不需透過基板預熱及後續熱處理,僅藉由調整適當功率、頻率及脈波寬度,AZO陶瓷靶已可鍍出電阻率2.5×10-3 Ω cm的薄膜,而薄膜透光率在可見光範圍高於80%。
With the development of optical-electric industry, there are new materials that are developed out constantly. The transparent conductive oxide (TCO) thin film is one of them. TCO is broadly applied to LCD, PDP, FED, and LED. For the transparent conductive thin film, the ITO with ripe fabricated processes, good electrical and optical properties is used broadly by industry, then it has still some problems such as low stability to Hydrogen plasma and toxicity. The source shortage of the indium ore, therefore the price is rise crazily in recent years. The engineers are looking for materials that can substitute ITO. The AZO (Aluminum doped Zinc Oxide) has optical and electrical characteristics similar to ITO, ex. wide band-gap, no toxicity and low cost. The AZO is placed great expectations.
For many deposited TCO thin film, the pulsed DC magnetron sputtering gets more and more attention in recent years, because it can control the arc and get higher efficiency. This study on characteristics of AZO thin film was completed by pulsed DC magnetron power technique with varying sputtering power, frequency and pulse width. We wish to get the optimal parameters to develop the transparent conductive thin film, which has low resistivity and high transmittance.
In our results, we can get lower resitivity of 2.5×10-3 Ω cm and higher transmittance of 80 - 90 % in the visible wavelength by controlling suitable frequency and pulse width conditions.
誌謝 ii
摘要 iii
ABSTRACT iv
目錄 v
表目錄 ix
圖目錄 x
1. 緒論 1
1.1. 透明導電膜 1
1.2. 透明導電膜的應用 4
1.3. 透明導電膜之製備 5
1.4. 研究動機與目的 5
2. 理論基礎與論文回顧 8
2.1 晶體結構及特性 8
2.1.1 ZnO晶體結構及特性 8
2.1.2 ZnO:Al薄膜之晶體結構 10
2.1.3 ZnO:Al薄膜之電學性質 11
2.1.4 ZnO:Al薄膜之光學性質 11
2.2 影響透明性的因素 12
2.3 濺鍍原理 13
2.3.1 電漿 13
2.3.2 濺鍍理論 17
2.3.3 濺鍍系統 20
2.3.4 磁控濺鍍系統 22
2.3.5 脈波直流濺鍍 24
2.4 鍍層的成核 26
2.5 鍍層為結構的Thorton模型 28
3. 實驗方法與儀器設備 31
3.1 氧化鋁鋅(AZO)薄膜製程 31
3.2 材料準備 32
3.3 試片清洗流程 33
3.4 濺鍍製程 34
3.5 薄膜特性量測 35
3.5.1. 膜厚量測 35
3.5.2. 電性量測 36
3.5.3 表面型態觀察 37
3.5.4 X – Ray繞射分析 38
3.5.5 霍爾量測 39
3.5.6 光激發光譜量測 40
3.5.7 光穿透率量測 41
4 結果與討論 43
4.1 薄膜之均勻性探討 43
4.2 濺鍍功率對AZO薄膜之影響 44
4.2.1 電性分析 44
4.2.2 晶格結構分析 46
4.2.3 光穿透率分析 49
4.3 濺鍍頻率對AZO薄膜之影響 49
4.3.1 電性分析 49
4.3.2 晶格結構分析 51
4.3.3 表面型態分析 54
4.3.4 光穿透率分析 56
4.4 脈衝寬度調變對AZO薄膜之影響 57
4.4.1 電性分析 57
4.4.2 晶格結構分析 59
4.4.3 表面型態分析 61
4.4.4 光穿透率分析 64
4.5 薄膜發光分析 65
5 結論與未來展望 67
5.1 本實驗之結論 67
5.2 未來展望 67
參考文獻 69
[ 1]Hyungduk Ko, W. P. Tai, K. C. Kim, S. H. Kim, S. J. Suh, Y. S. Kim, “Growth of Al-doped ZnO thin films by pulsed DC magnetron sputtering,” Journal of Crystal Growth, V.277, pp.352-358, 2005.
[ 2]H. K. Kim, S. H. Han, T. Y. Seong, W. K. Choi, ”Low-resistance Ti/Au ohmic contacts to Al-doped ZnO layers,” Applied Physics Letters, V.77, pp.1647-1649, Sep, 2000.
[ 3]H. K. Kim, K.K. Kim, S. J. Park, T. Y. Sheong, Ilesanmi Adesida, “Formation of low resistance nonalloyed Al/Pt ohmic contacts on n-type ZnO epitaxial layer,” Journal of Applied Physics, V.94, pp.4225-4227, Sep,2003.
[ 4]曲喜新、楊邦朝、姜節儉、張懷武,電子薄膜材料,北京科學出版社,北京,1996。
[ 5]Tae Young Ma, Dae Keun Shim, “Effects of rapid thermal annealing on the morphology and electrical properties of ZnO/In films,” Thin Solid Films, V.410, pp.8-13, 2002.
[ 6]Jianhua Hu, Roy G. Gordon, “Textured aluminum-doped zinc oxide thin films from atmospheric pressure chemical-vapor deposition,” Journal of Applied Physics, V.71, pp.880-890, Jan, 1992.
[ 7]Jin Ma, Feng Ji, Hong-Lei Ma, Shu-Ying Li, “Preparation and characterization of Zno films by an evaporating method,” J. Vac. Sci. Technol. A13, pp92-94, Jan, 1995.
[ 8]Yu-Jing Lin, Yu-Jiu Liao, Su-Hua Yang, “High conducting Al-doped ZnO thin films prepared by sol-gel spin-coating,” 2005 EDMS, Kaohsiung, pp.117, 2005.
[ 9]E. S. Shim, H. S. Kang, J. S. Kang, J. H. Kim, S. Y. Lee, “Effect of the variation of film thickness on the structural and optical properties of ZnO thin films deposited on sapphire substrate using PLD,” Applied Surface Science, V.186, pp.474-476, 2002.
[10]K. Tominaga, M. Kataoka, H. Manabe, T. Ueda, I. Mori, “Transparent ZnO:Al films prepared by co-sputtering of ZnO:Al with either a Zn or an Al target, ” Thin Solid Films, V.290-291, pp.84-87, 1996.
[11]楊錦章,”基礎濺鍍電漿”,電子發展月刊,68期,p.13-40,1983年8月。
[12]A. Weidinger. J. M. Gil, H. V. Alberto, R. C. Vilao, J. Piroto Duarte, N. Ayres de Campos, S. F. J. Cox,“Shallow donor versus deep acceptor state in II-VI semiconductor compounds,” Physica B, V.326, p.124-127, 2003.
[13]S. Liang, H. Sheng, Y. Liu, Z. Huo, Y. Lu, H. Shen, “ZnO Shottky ultraviolet photodetectors,” Journal of Crystal Growth, V.225, p.110-113, 2001.
[14]M. Wraback, H. Shen, S. Liang, C. R. Gorla, Y. Lu, “High contrast, ultrafast optically addressed ultraviolet light modulator based upon optical anisotropy in ZnO films grown on R-plane sapphire,” Applied Physics Letters, V.74, p.507-509, Jan, 1999.
[15]Z. K. Tang, G. K. L. Wong, P. Yu, M. Kawasaki, A Ohtomo, H. Koinuma, Y. Segawa, “Room-temperature ultraviolet laser emission from self-assembled ZnO microcrystallite thin films,” Applied Physics Letters, V.72, p.3270-3272, June, 1998.
[16]Anirban Mitra, R. K. Thareja, “Photoluminescence and ultraviolet laser emission from nanocrystalline Zno thin films,” Journal of Applied Physics, V.89, p.2025-2028, Feb, 2001.
[17]Takashi Komaru, Satoshi Shimizu, Mika Kanbe, Yoshiteru Maeda, Toshio Kamiya, Charles M. Fortmann, Isamu Shimizu, “Optimization of Transparent Conductive Oxide for Improved Resistance to Reactive and/or High Temperature Optoelectronic Device Processing,” Jpn. J. Appl. Phys. Part I, V.38, p5796-5804, 1999.
[18]H. L. Hartnagel, A. L. Dawar, A. K. Jain, C. Jagadish, Semiconducting Transparent Thin Films, Institute of Physics Publishing Bristol and Philadelphia, London, 1995.
[19]Brian Chapman, Glow Discharge Processes, John Wiley & Sons, New York, 1980.
[20]Kiyotaka Wasa, Shigeru Hayakawa, Handbook of sputter deposition technology, Noyes Publications, USA, 1992.
[21]T. Minami, H. Sato, K. Ohashi, T. Tomofuji, S.Takata, “Conduction mechanism of highly conductive and transparent zinc oxide thin films prepared by magnetron sputtering,” Journal of Crystal Growth, V.117, p.370-374,1992.
[22]T. Minami, H. Sato, H. Imamoto, S. Takata, "Substrate temperature dependence of transparent conducting Al-doped ZnO thin filmsprepared by magnetron sputtering", Jan.J.Appl.Phys, V.31, p.253, 1992.
[23]李玉華,”透明導電膜及其應用”,科儀新知第12卷第一期,台灣,p.94-102, 民國79年7月。
[24]D. S. Rickerby, A. Matthews, Advanced Surface Coatings:A handbook of surface engineering, Blackie, New York, 1991.
[25]S. M. Rossnagel, J. J. Cuomo, W. D. Westwood, Handbook of plasma processing Technology, Noyes, London, 1990.
[26]P. Reinig, V. Alex, F. Fenske, W. Fuhs, B. Selle, “Pulsed dc magnetron sputtering of microcrystalline silicon”, Thin Solid Films, V.403, p.86-90, 2002.
[27]H. Bartzsch, P. Frach, K. Goedicke, “Anode effects on energetic particle bombardment of the substrate in pulsed magnetron sputtering”, Surface & Coatings Technology, V.132, p244-250, 2000.
[28]John A. Thornton, “Influence of apparatus geometry and deposition conditions on the structure and topography of thick sputtered coatings,” J. Vac. Sci. Technol., V.11, p.666-670, July, 1974.
[29]陳文華,”以射頻磁控濺鍍法成長氧化鋅透明導電薄膜”,碩士論文,國立成功大學化學工程研究所,台南,2005。
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
1. 林耀盛、吳英璋,慢性病患者的意義建構及其行動策略:以糖尿病為例。中華心理衛生學刊2001;14(4):31-58。
2. 邱文達、石崇良、侯勝茂,病人安全與醫學倫理-建構以病人為中心的醫療體系。臺灣醫學人文學刊2003;66-95。
3. 林恆慶、陳楚杰、許銘恭,病人安全相關議題之探討。醫院2003;36(5):69-77。
4. 林怡欣、潘淑滿,醫病互動關係中的身體自主權--以女性乳癌病患為例。東吳社會工作學報2001;03:123-157。
5. 林宏達,會長致歡迎詞述論血糖控制與糖尿病合併症。中華民國內分泌暨糖尿病學會會訊1999;12(附刊1):1-6。
6. 鍾遠芳、林宏達,糖尿病衛教對病患知識、態度、行為及代謝指標的影響。中華民國內分泌暨糖尿病學會會訊2000;13(3):1-17。
7. 蕭淑貞、陳月枝、蔡世澤、林瑞祥、戴東原,胰島素依賴型糖尿病患之心理適應及家人態度與知識及健康結果之相關性。護理研究1994;2(2):130-139。
8. 盧美秀、林秋香,比較團體衛教和個別衛教對糖尿病人知識、態度、行為和血糖變化的影響;護理雜誌1991;38(4):101-112。
9. 蔡世澤,台灣糖尿病照護現況與省思。臨床醫學2000;45(5):316-320。
10. 劉惠瑚、陳玉敏,自我照顧之概念分析。慈濟護理雜誌2004;3(1):8-13。
11. 劉淑娟,臺北市立醫院門診糖尿病病患健康自我管理及其相關因素之探討。榮總護理1999;16(3):286-298。
12. 黃淑貞、余萬能,社區藥局與診所取藥病人遵醫囑行為研究。公共衛生2001;27(4):245-259。
13. 陳滋茨、張媚、林豔君,自我效能、社會支持與糖尿病病人居家自我照顧行為相關之探討。護理研究1998;6(1):31-42。
14. 郭清輝,糖尿病慢性併發症。臨床醫學1998;41:336-348。
15. 許文耀、鍾瑞玫、陳秀卿,醫病互動與醫囑遵循。公共衛生1997;24(1):41-50。