中科院 ■ 刘光诒 译

清华大学 ■ 殷志强 校

图2为采用GFS法沉积出AZO膜的XRD图，其中，Ar流量为3000 sccm，总气体压强为50 Pa，O2流量为10～50 sccm。沉积在未加热衬底玻璃上的AZO薄膜厚度在500～600 nm范围内；当衬底加热到200 ℃，AZO薄膜的厚度在250～350 nm范围内。当O2流量大于20 sccm时，沉积出AZO膜的XRD图上清晰地出现了一个(001)取向的ZnO峰；而O2流量为10 sccm时，在未加热衬底上沉积出AZO膜的XRD图上有小的ZnO及Zn峰；另一方面，在O2流量在25～50 sccm范围内，200 ℃衬底上沉积出AZO膜的XRD图上则出现了一个(002)取向的ZnO峰。这些数据表明，在玻璃上长出的AZO膜，无论是加温到200 ℃或未加热，均具有多晶ZnO结构，c轴垂直于薄膜表面的方向。XRD图上的数据通过Scherrer方程，可估算出垂直于薄膜表面方向的晶粒的尺寸。在室温(RT)、O2流量为38～50 sccm时，晶粒尺寸为32～35 nm；在200℃、O2流量为20～50 sccm时，晶粒尺寸为28～32 nm。

图3为沉积出AZO膜横截面的亮场TEM图(Ar流量为3000 sccm，总气体压强为50 Pa，O2流量为40 sccm)。如图3所示，AZO膜的晶粒在衬底表面会成核，一般长到20～50 nm，侧边呈平行的立柱状。平面晶粒的尺寸大幅小于膜的厚度，立柱的生长方向通过整个膜的厚度，几乎垂直于衬底表面，衬底加热到200 ℃沉积出的AZO膜，情况更是如此。这样一种在晶粒边界毫无裂纹和孔的致密的多晶结构，预示着该TCO涂层具有很好的电学特性。

图2 GFS沉积的AZO膜的XRD图

图3 用GFS沉积出的AZO膜的横截面的亮场TEM

图4为采用GFS法沉积出的AZO薄膜形貌，图中Ar流量与总气体压强分别为3000 sccm与50 Pa。为便于比较，图4e示出了常用的磁控溅射，AZO陶瓷靶沉积出典型AZO膜的AFM图。与磁控溅射法沉积出的AZO膜的粗糙度Ra (1.5 nm)比较，采用GFS法沉积出的所有AZO膜平均表面粗糙度(6～11 nm)较大。……