APCVD法制备ZnO基TCO薄膜的研究进展

窦玉博,许 莹

(河北联合大学材料学院,河北 唐山063009)

0 引言

二十世纪八十年代,薄膜工业正在寻找高速率、大面积沉积ZnO薄膜方法,从那时起金属有机源化学气相沉积(M etalorganic Chem ical Vapor Deposition,简称MOCVD)法开始得到广泛的研究[1]。CVD技术制备的透明导电氧化物(T ransparent Conductive Oxides,简称TCO)薄膜具有良好表面粗糙度[2],这一点当TCO薄膜应用于薄膜光伏电池时也被凸现了出来。一个比较粗糙的表面可以增强其对光的散射能力,使薄膜电池中的光陷阱大量增加。CVD技术可直接制备绒面ZnO薄膜,而磁控溅射技术制备的平面ZnO为了达到比较好的表面粗糙度需再经过湿法刻蚀工序[3,4]。

依据MOCVD反应过程中反应室内压力的不同,可分为常压(A tmospheric Pressure)MOCVD和低压(Low Pressure)MOCVD,分别简称AP-MOCVD(亦称APCVD)和LP-MOCVD(亦称LPCVD)。APCVD的工作压力接近于常压,其反应过程中扩散限制因素大于动力学限制因素;而LPCVD的工作压力为0.1～10Torr,在低压下反应物的扩散速率增加,减小了反应物到达衬底表面所需的时间,在其反应过程中动力学限制因素大于扩散限制因素。与APCVD法相比,LPCVD法利于沉积过程中化学反应的控制,所需的薄膜沉积温度较低,所制备薄膜的厚度均匀性较好。

LPCVD法以及在其基础上发展起来的等离子体增强化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,简称PECVD)法制备ZnO薄膜得到了广泛的应用研究[5]。而APCVD法制备ZnO薄膜的研究相对比较滞后,更没有像APCVD工艺制备F:SnO2(FTO)薄膜那样大规模的应用于工业化生产[6]。有关APCVD法制备ZnO薄膜的报道,主要集中于上世纪90年代MIT研究组(Hu,Gordon等人)的研究成果。直到近几年,南昌大学的江风益课题组在研究LED器件时,采用了APCVD法制备ZnO基薄膜[7]。……