激光烧蚀制备孔阵列结构Ag/FTO透明导电薄膜的研究

来源 :江苏大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ztcld2003
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掺氟二氧化锡(FTO)作为最具代表性透明导电氧化物(TCO)薄膜中的一种,因其具有稳定的热、化学稳定性、成本低和优异的综合性能等优点被较早应用到商业中。近年来,出现了薄膜表面制备孔阵列结构的研究,而以纯金属薄膜表面和在纯TCO薄膜表面制备为主,且对于在纯金属表面烧蚀制备孔阵列结构,虽然优化好的激光参数使得烧蚀的表面孔阵列质量相对较好,薄膜透光性得到了提升,但是薄膜的导电性却因导电材料的缺失和烧蚀过程中产生的大量飞溅物而严重下降。针对以上问题,本论文在金属银薄膜基础上引入FTO基底制备Ag/FTO薄膜,并改进激光扫描方式烧蚀制备孔阵列结构Ag/FTO透明导电薄膜,并着重研究了激光参数对薄膜表面形貌、XRD和综合性能的影响,获得了一些有意义的研究结果。1、使用磁控溅射法在FTO玻璃基底上溅射Ag层,再使用波长为532 nm的纳秒脉冲激光对Ag/FTO薄膜表面进行点式烧蚀制备点孔阵列结构。分别从薄膜表面形貌、XRD和综合性能角度依次研究了银层厚度对Ag/FTO薄膜的影响以及激光能量密度、扫描速度和扫描线间距对表面具有点孔阵列结构Ag/FTO薄膜的影响并探讨了激光烧蚀点孔的机理。结果发现,表面具有点孔阵列结构结构的Ag/FTO薄膜的综合性能受孔周围飞溅物量、上表面Ag金属层覆盖率、圆孔深度以及退火效果四个因素的影响;能量密度越大,点孔直径越大且越深,孔周围飞溅物量越大,点孔之间距离越小。此时,薄膜综合性能受孔周围飞溅物量、点孔深度和退火作用影响较大,并超越了金属层覆盖率的影响。当能量密度为1.2 J/cm~2时,品质因子值最大,为1.84×10-3Ω-1;在孔参数(深度和直径)一定情况下,扫描速度和扫描线间距对点孔围的飞溅物量影响不大,薄膜的综合性能受到的影响是以表面Ag金属层覆盖率为主导,次之以退火作用。当激光扫描速度为90 mm/s时,品质因子值最大为2.09×10-3Ω-1;当扫描线间距50μm时,品质因子值最大,为2.34×10-3Ω-1,这大于前人研究的性能值(1.41×10-3Ω-1),证明引进FTO基底可以进一步提升孔阵列结构薄膜的综合性能。2、更改激光点式扫描方式为圆形,研究不同扫描速度对圆孔阵列结构Ag/FTO薄膜综合性能的影响,发现较小的能量密度和圆形扫描方式可以减少圆孔周围的飞溅物量,并得到了较好的退火作用,此时薄膜综合性能受到的影响以圆孔参数和表面Ag金属层覆盖率影响较大。当扫描速度为10 mm/s时获得的最大品质因子值为3.41×10-3Ω-1(平均透光率为70.1%,方块电阻为8.3Ω/sq),这证明激光圆形扫描方式可以有效提高薄膜孔阵列结构薄膜的综合性能。
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