祝柏林，郑思龙，谢 挺，吴 隽

(武汉科技大学 省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室，武汉 430081)

众所周知，Sn掺杂In2O3(indium tin oxide，ITO)透明导电薄膜的光电性能优异，应用广泛，但In是稀有金属，其资源少、价格昂贵。ⅢA元素(Al，Ga，In)掺杂ZnO薄膜，因原料丰富、性能优越、无毒等优点成为最有可能取代ITO的透明导电材料[1]。与ⅢA阳离子掺杂相比，F作为阴离子掺杂，其离子半径(0.131 nm)与O离子半径(0.138 nm)相近[2]，而且Zn-F的结合能大于Zn—O键[3]，所以F替代O后，ZnO晶格畸变较小且稳定高。另外，F掺杂不仅会释放一个自由电子，而且不会像阳离子掺杂引起ZnO导带的扰动，造成导带中电子迁移的散射增加， F掺杂ZnO(FZO)薄膜可获得高的电子迁移率和低的光吸收损耗[4-5]。与ⅢA阳离子掺杂ZnO薄膜相比，尽管FZO薄膜具有上述优势，但对其的研究相对较少。目前，FZO薄膜的主要制备方法是喷雾热解法[6]、化学气相沉积(CVD)法[7]和溶胶-凝胶法[8]，但这3类方法均需要在较高的衬底温度(Ts)下才能制备出高性能的透明导电薄膜。此外，磁控溅射法技术成熟、工艺参数易于控制，且适合于大规模工业化生产，因此也被用于制备FZO薄膜。目前，磁控溅射技术制备FZO薄膜的方法主要有：(1)含F气氛中溅射Zn(或ZnO)靶材[4-5,9]；(2)在Ar气氛下溅射ZnO-ZnF2靶材[2,10]；(3)Ar+O2气氛下溅射ZnF2靶材[11]。研究结果表明，磁控溅射法制备的FZO薄膜的导电性能往往还不够高，需要进一步的后续处理[4-5,9,11]。为提高FZO薄膜的导电性能，可在制备中引入少量H2或者对制备的FZO薄膜进行H等离子处理[12-14]。

本工作以ZnF2/Zn/ZnO为靶材，在两种气氛(Ar+O2，Ar+H2)和两种Ts(150，300 ℃)下制备FZO薄膜，研究Ts，O2或H2流量对薄膜结构及透明导电性能的影响，以得到制备高透明导电FZO薄膜优化的工艺参数。……