薄膜中ZnOAg的相对厚度对电学性能的影响

引言镀膜玻璃是在玻璃表面镀制一层或多层金属、合金或金属化合物薄膜，以改变玻璃的光学性能，满足某种特定要求，而低辐射镀膜玻璃是镀膜玻璃中的一种。低辐射镀膜玻璃是对4.5～25

µm红外线有较高反射比的镀膜玻璃，其极大地降低了玻璃表面的辐射率，玻璃辐射率从0.84降低至0.15以下。随着人们节能减排意识的增强，市场对低辐射镀膜玻璃的要求也随之增高，人们不再单纯地关注玻璃的外观颜色，而更多的开始关注玻璃的性能。而性能的提升和银层的生长息息相关。由于银与其他材料之间的键能很低，因此银层想要达到膜厚一致，在沉积过程就需要经历很多中间的、不连续的阶段。在开始的时候银以核结构的形式存在，这时红外线反射率很低，并且红外线反射率并不随着银层的有效厚度提高而增长。随着银层厚度的持续增加，结构由核结构逐渐生长为岛状结构，然后形成通道、空洞，最后形成连续的薄膜。人们将当“通道”形成的这个点称为“渗透极限”。而使用氧化锌等材料可以适当地将银层的渗透极限减低，这已经被镀膜玻璃生产企业所认可，这也是生产企业进行膜层设计时需要考虑的。如果银层生长的不够光滑，表现为结构上具有缺陷和表面粗糙，膜层中点电子将会发生散射，对金属层的电阻率、迁移率及其他数据带来明显的影响，从而影响到银层反射红外线的能力。因此，通过霍尔效应测试仪对样品进行测量，通过对测量数据的分析，则可以判断银层的生长质量。实验（1）薄膜制备。采用磁控溅射的方法在玻璃基底上依次镀制SiNx薄膜、ZnO薄膜、Ag薄膜、NiCr薄膜及SiNx薄膜，腔室的本底真空度为6×10-4Pa，工作气压保持在（2～6）×10-1Pa范围内。将SiNx薄膜和NiCr薄膜的厚度固定，单独变化ZnO薄膜和Ag薄膜，ZnO薄膜的变化范围为2～12nm，2nm为间隔；Ag薄膜的变化范围为4～12nm，同样以2nm为间隔，共制作30个样品。沉积参数如表1所示。表1薄膜沉积参数结果与讨论（1）以ZnO层厚度为分析基准。以ZnO层厚度为基准，分析ZnO在相同厚度的情况下，随着Ag层厚度的增加，膜层电阻率、迁移率和体载流子浓度的变化。如图1～图3所示。图1ZnO为基准的电阻率

图2ZnO为基准的迁移率图3ZnO为基准的体载流子浓度结合图2和图3的数据，从图3体载流子浓度数据看出，当Ag膜在8nm时已经形成了连续薄膜，再结合图2观察8nm时不同ZnO膜厚度时各膜层迁移率数据，当ZnO膜为2nm时，对比ZnO膜为4nm及以上时，在同样Ag膜形成连续薄膜的情况下，其迁移率明显更低，说明ZnO的存在可以使膜层中电荷流动更加顺畅，从而判断其可以帮助Ag膜更好的生长，减少Ag生长中产生的缺陷。（2）以Ag层厚度为分析基准。以Ag层厚度为基准，分析Ag在相同厚度的情况下，随着ZnO层厚度的增加，膜层电阻率、迁移率和体载流子浓度的变化。如图4～图6所示。通过对图4和图5的分析，随着Ag膜厚度的增加，电阻率和迁移率均在降低，当达到10nm时为最低点，随之数据略有上升。说明当Ag膜厚度为10nm左右时，Ag膜的导电性能最好，这时Ag膜的缺陷最少。通过对图6的分析，无论ZnO膜厚度为多少，随着Ag膜厚度的逐渐增大，其体载流子浓度也逐渐增加，膜层的导电能力也逐渐增强。图4Ag为基准的电阻率图5Ag为基准的迁移率图6Ag为基准的体载流子浓度结论通过采用磁控溅射的方法在玻璃基板上镀制复合膜，在复合膜中固定其他材料的膜厚单独研究ZnO薄膜和Ag薄膜相对厚度对电学性能的影响。在富氧状态下生成的ZnO膜，当ZnO膜厚度为4nm及以上，并作为Ag膜的种子层时，可以使Ag膜生长尽早成连续薄膜，并减少生长中产生的