本方法系统地研究了双旋转陶瓷靶上沉积的掺铝氧化锌薄膜。研究了衬底温度、工作压力和放电功率对ZnO:Al薄膜不同性质的影响，包括沉积速率、表面结构、光学和电学性质以及刻蚀行为。表面织构化透明导电氧化物(TCO)薄膜由于其良好的光散射效应，通常被应用于硅薄膜太阳能电池中作为前接触，以增强短路电流(Jsc)和转换效率。表面织构化铝掺杂氧化锌(ZnO:Al)薄膜是这种应用的重要TCO材料。本方法研究了衬底温度、工作压力和放电功率对ZnO:Al薄膜各种性能的影响，包括沉积速率、表面结构、光电性能和刻蚀行为。最后，将表面织构化的ZnO:Al薄膜应用于硅薄膜太阳能电池，检验其应用功能。
可旋转对偶具有ZnO:Al2O3 (99.5:0.5 wt%)陶瓷管靶(长度760 mm)的磁控管(RDM)安装在沉积室中。具有双旋转陶瓷靶的溅射系统示意图如图1所示，溅射沉积在40千赫的中频激励下进行。衬底温度在225℃和350℃之间变化。施加的放电功率总共在2 kW和14 kW之间，工作压力在0.5帕到2.0帕之间变化。在室温(21℃)下，通过稀盐酸(0.5重量%)溶液中的湿化学蚀刻来进行沉积的平坦氧化锌膜的纹理化。开发了一种新的两步蚀刻方法，其中第一蚀刻步骤在稀释的氢氟酸溶液(1%)中进行几秒钟，然后在稀释的盐酸溶液(0.5%)中进行更长时间的第二蚀刻，以改善氧化锌:铝薄膜的表面结构。
氧化锌:铝薄膜的厚度用表面轮廓仪测试，精确度为10纳米。用霍尔效应测量表征了氧化锌铝薄膜的电学性质。为了避免粗糙表面结构造成的测试误差，在TT和TR测量期间使用了折射率匹配液体，用扫描电子显微镜研究了样品的形貌。用二次离子质谱表征了溅射氧化锌铝薄膜的化学组成。在标准测试条件下，用太阳模拟器测量了硅薄膜太阳能电池的电流-电压参数。
图2显示了在不同衬底温度和放电功率以及不同工作压力(1.0帕和1.5帕)下沉积的氧化锌:铝薄膜的动态沉积速率。在特定放电功率和不同衬底温度下沉积的ZnO:Al薄膜显示出相似的DDR。由于吸附原子从衬底表面热解吸，沉积速率随着衬底温度的升高而降低。
图8给出了在不同工作压力和放电功率下沉积的氧化锌铝薄膜的热重比。所有薄膜沉积的衬底温度为350℃。对于2 kW沉积的LR-AZOs，获得了11 nmm/min的最高DDR。对于以14 kW沉积的高速率膜，实现了高达90 nmm/min的高DDR。就特定放电而言，对于每个系列的样品，由于高工作压力下的高粒子碰撞，DDR倾向于随着工作压力的增加而降低。至于低工作压力下DDR的降低，主要是由于溅射原子从薄膜表面重新溅射造成的。
随着工作压力的增加，ZnO:Al薄膜的刻蚀速率从1.5 nm/s增加到约9 nm/s。对于在低工作压力下沉积的薄膜，它们看起来更加致密和抗蚀刻。此外，在高放电功率下沉积的膜在特定工作压力下显示出相对低的蚀刻速率。
通过化学湿法刻蚀，在不同放电功率和工作压力下沉积的氧化锌:铝薄膜也呈现出不同的表面结构。随着工作压力的增加，相应的ZnO:Al薄膜转变为如图11(c和d)所示的丘状表面织构。对于HR-AZOs，它们都显示出平坦的表面，并且没有出现B型纹理表面，这可能是由于高放电功率的影响。我们可以得出结论，形成B型氧化锌:铝薄膜的沉积条件窗口很窄。事实上，腐蚀后ZnO:Al薄膜的织构化表面不仅取决于衬底温度和工作压力，还取决于放电功率等。
至于具有低温ZnO:Al衬底的太阳能电池，它们表现出低FF、高Jsc和由此产生的低效率(此处未示出)，这类似于具有在高衬底温度和高工作压力下沉积的ZnO:Al衬底的太阳能电池(电池A4、A5和A6)，因为与中相比具有相似的表面结构。
从电池A3和B1-B4可以看出，对于相应的μc-Si:H太阳能电池，具有平坦表面结构的氧化锌:铝前接触导致高FF但低Jsc。然而，对于这些平坦的氧化锌:铝薄膜，结合高频蚀刻和盐酸蚀刻的新的两步蚀刻方法可以有效地改善表面结构以及光散射特性，并且我们组已经实现了相应的高效太阳能电池(11%)。
本方法系统地研究了双旋转陶瓷靶上沉积的氧化锌:铝薄膜。研究了衬底温度、工作压力和放电功率对氧化锌铝薄膜的影响。除了衬底温度和工作压力之外，放电功率在磁控溅射ZnO:Al薄膜的不同性质中起着重要作用，这里包括光学和电学性质、沉积速率、表面结构和蚀刻行为。
溅射的ZnO:Al薄膜在经过化学湿法刻蚀后呈现出不同的表面结构，这强烈依赖于不同的沉积条件，如衬底温度、工作压力和放电功率。然而，根据本研究中的观察，溅射的氧化锌:铝薄膜在化学湿法蚀刻工艺之后获得良好的表面结构(类型B)只有狭窄的参数窗口，即低放电功率、高衬底温度和低工作压力。然而，对于表面结构相对平坦的刻蚀后的ZnO:Al薄膜，可以通过HF刻蚀HCl刻蚀的新型两步刻蚀方法进行改善。
特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。
福建泉州一佳人好漂亮， 身高167cm，体重45kg 美的让人移不开眼
OpenAI“紧急提前”发布GPT 5.2，应对Gemini 3的火爆
比亚迪股东大会上王传福曝“温柔宣言”：不欺负人，却要靠技术“卷哭”同行？
新世界·天馥执掌C位！广州首个滨江太古里首开在即，坐收白鹅潭价值圈层红利！
