薄膜中ZnOAg的相對(duì)厚度對(duì)電學(xué)性能的影響

引言鍍膜玻璃是在玻璃表面鍍制一層或多層金屬、合金或金屬化合物薄膜，以改變玻璃的光學(xué)性能，滿足某種特定要求，而低輻射鍍膜玻璃是鍍膜玻璃中的一種。低輻射鍍膜玻璃是對(duì)4.5～25

μm紅外線有較高反射比的鍍膜玻璃，其極大地降低了玻璃表面的輻射率，玻璃輻射率從0.84降低至0.15以下。隨著人們節(jié)能減排意識(shí)的增強(qiáng)，市場(chǎng)對(duì)低輻射鍍膜玻璃的要求也隨之增高，人們不再單純地關(guān)注玻璃的外觀顏色，而更多的開(kāi)始關(guān)注玻璃的性能。而性能的提升和銀層的生長(zhǎng)息息相關(guān)。由于銀與其他材料之間的鍵能很低，因此銀層想要達(dá)到膜厚一致，在沉積過(guò)程就需要經(jīng)歷很多中間的、不連續(xù)的階段。在開(kāi)始的時(shí)候銀以核結(jié)構(gòu)的形式存在，這時(shí)紅外線反射率很低，并且紅外線反射率并不隨著銀層的有效厚度提高而增長(zhǎng)。隨著銀層厚度的持續(xù)增加，結(jié)構(gòu)由核結(jié)構(gòu)逐漸生長(zhǎng)為島狀結(jié)構(gòu)，然后形成通道、空洞，最后形成連續(xù)的薄膜。人們將當(dāng)“通道”形成的這個(gè)點(diǎn)稱為“滲透極限”。而使用氧化鋅等材料可以適當(dāng)?shù)貙y層的滲透極限減低，這已經(jīng)被鍍膜玻璃生產(chǎn)企業(yè)所認(rèn)可，這也是生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行膜層設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的。如果銀層生長(zhǎng)的不夠光滑，表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)上具有缺陷和表面粗糙，膜層中點(diǎn)電子將會(huì)發(fā)生散射，對(duì)金屬層的電阻率、遷移率及其他數(shù)據(jù)帶來(lái)明顯的影響，從而影響到銀層反射紅外線的能力。因此，通過(guò)霍爾效應(yīng)測(cè)試儀對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的分析，則可以判斷銀層的生長(zhǎng)質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)（1）薄膜制備。采用磁控濺射的方法在玻璃基底上依次鍍制SiNx薄膜、ZnO薄膜、Ag薄膜、NiCr薄膜及SiNx薄膜，腔室的本底真空度為6×10-4Pa，工作氣壓保持在（2～6）×10-1Pa范圍內(nèi)。將SiNx薄膜和NiCr薄膜的厚度固定，單獨(dú)變化ZnO薄膜和Ag薄膜，ZnO薄膜的變化范圍為2～12nm，2nm為間隔；Ag薄膜的變化范圍為4～12nm，同樣以2nm為間隔，共制作30個(gè)樣品。沉積參數(shù)如表1所示。表1薄膜沉積參數(shù)結(jié)果與討論（1）以ZnO層厚度為分析基準(zhǔn)。以ZnO層厚度為基準(zhǔn)，分析ZnO在相同厚度的情況下，隨著Ag層厚度的增加，膜層電阻率、遷移率和體載流子濃度的變化。如圖1～圖3所示。圖1ZnO為基準(zhǔn)的電阻率

圖2ZnO為基準(zhǔn)的遷移率圖3ZnO為基準(zhǔn)的體載流子濃度結(jié)合圖2和圖3的數(shù)據(jù)，從圖3體載流子濃度數(shù)據(jù)看出，當(dāng)Ag膜在8nm時(shí)已經(jīng)形成了連續(xù)薄膜，再結(jié)合圖2觀察8nm時(shí)不同ZnO膜厚度時(shí)各膜層遷移率數(shù)據(jù)，當(dāng)ZnO膜為2nm時(shí)，對(duì)比ZnO膜為4nm及以上時(shí)，在同樣Ag膜形成連續(xù)薄膜的情況下，其遷移率明顯更低，說(shuō)明ZnO的存在可以使膜層中電荷流動(dòng)更加順暢，從而判斷其可以幫助Ag膜更好的生長(zhǎng)，減少Ag生長(zhǎng)中產(chǎn)生的缺陷。（2）以Ag層厚度為分析基準(zhǔn)。以Ag層厚度為基準(zhǔn)，分析Ag在相同厚度的情況下，隨著ZnO層厚度的增加，膜層電阻率、遷移率和體載流子濃度的變化。如圖4～圖6所示。通過(guò)對(duì)圖4和圖5的分析，隨著Ag膜厚度的增加，電阻率和遷移率均在降低，當(dāng)達(dá)到10nm時(shí)為最低點(diǎn)，隨之?dāng)?shù)據(jù)略有上升。說(shuō)明當(dāng)Ag膜厚度為10nm左右時(shí)，Ag膜的導(dǎo)電性能最好，這時(shí)Ag膜的缺陷最少。通過(guò)對(duì)圖6的分析，無(wú)論ZnO膜厚度為多少，隨著Ag膜厚度的逐漸增大，其體載流子濃度也逐漸增加，膜層的導(dǎo)電能力也逐漸增強(qiáng)。圖4Ag為基準(zhǔn)的電阻率圖5Ag為基準(zhǔn)的遷移率圖6Ag為基準(zhǔn)的體載流子濃度結(jié)論通過(guò)采用磁控濺射的方法在玻璃基板上鍍制復(fù)合膜，在復(fù)合膜中固定其他材料的膜厚單獨(dú)研究ZnO薄膜和Ag薄膜相對(duì)厚度對(duì)電學(xué)性能的影響。在富氧狀態(tài)下生成的ZnO膜，當(dāng)ZnO膜厚度為4nm及以上，并作為Ag膜的種子層時(shí)，可以使Ag膜生長(zhǎng)盡早成連續(xù)薄膜，并減少生長(zhǎng)中產(chǎn)生的