李 園，黃美東，張建鵬，楊明敏，高 倩

（天津師范大學(xué) 物理與材料科學(xué)學(xué)院，天津 300387）

磁控濺射功率對(duì)Ti摻雜ZnO薄膜結(jié)構(gòu)和光電性能的影響

李 園，黃美東，張建鵬，楊明敏，高 倩

（天津師范大學(xué) 物理與材料科學(xué)學(xué)院，天津 300387）

為了深入研究Ti摻雜ZnO薄膜的光電性能，采用射頻磁控濺射技術(shù)在硅和玻璃基底上沉積Ti摻雜ZnO（TZO）薄膜.分別利用表面輪廓儀、X線衍射（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）、UV-3600分光光度計(jì)和HMS-2000霍爾效應(yīng)測(cè)試系統(tǒng)等表征手段分析濺射功率對(duì)TZO薄膜微觀結(jié)構(gòu)及光電性能的影響.結(jié)果表明：濺射功率對(duì)薄膜樣品沉積速率的影響呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)，對(duì)電阻率的影響正好相反.當(dāng)濺射功率為100W時(shí)，薄膜的沉積速率最大，為7.96nm/min，此時(shí)電阻率為最小的1.02×10-3Ω·cm；所有TZO薄膜在可見(jiàn)光波段的平均透過(guò)率均高于80%，為透明導(dǎo)電薄膜.Ti摻雜后的ZnO薄膜仍為六角纖鋅礦結(jié)構(gòu)，具有良好的c軸擇優(yōu)取向，濺射功率為100W時(shí)其微觀結(jié)構(gòu)均勻、平整、致密，表面形貌最好.

射頻磁控濺射；濺射功率；Ti摻雜TZO薄膜（TZO）；光電性能

由于具有在可見(jiàn)光波段透過(guò)率高、電阻率低等特點(diǎn)，透明導(dǎo)電薄膜（TCO）在平板顯示、太陽(yáng)能電池等相關(guān)領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展空間.現(xiàn)有的TCO薄膜依其組分不同可分為金屬薄膜、透明導(dǎo)電氧化物薄膜和化合物薄膜，其中以透明導(dǎo)電氧化物占主導(dǎo).ZnO薄膜就是一種重要的透明導(dǎo)電氧化物薄膜[1].研究人員發(fā)現(xiàn)以ZnO為代表的半導(dǎo)體材料在高溫條件下依然可以表現(xiàn)出優(yōu)良的性能，并且以此材料為基礎(chǔ)成功研制了高頻率藍(lán)光LED，這標(biāo)志著半導(dǎo)體材料的發(fā)展達(dá)到一個(gè)新高度[2].ZnO屬于直接帶隙n型半導(dǎo)體，由于其光學(xué)特性與禁帶寬度（3.3eV）密切相關(guān)，而可見(jiàn)光的能量最大值約為3.1eV，不能使ZnO薄膜在可見(jiàn)光范圍內(nèi)發(fā)生本征激發(fā)，所以ZnO薄膜在可見(jiàn)光范圍內(nèi)透過(guò)率很大[3].此外，ZnO薄膜在可見(jiàn)光范圍的透過(guò)率受制備工藝的影響很大，其在360～760 nm的可見(jiàn)光范圍內(nèi)平均透過(guò)率高于80%.ZnO薄膜的寬禁帶特性和在可見(jiàn)光波段的高透過(guò)率使其有望替代摻錫氧化銦（ITO）成為薄膜太陽(yáng)能電池的材料之一[4].為了獲得高透過(guò)

率、低電阻率的ZnO薄膜，最直接的辦法是對(duì)ZnO進(jìn)行摻雜處理.

目前，有關(guān)ZnO透明導(dǎo)電薄膜的研究熱點(diǎn)之一是通過(guò)摻入少量Al、Ga、Cu、Mg、Li或Nb等元素有效提高其光電性能，其中關(guān)于Al摻雜ZnO薄膜的研究比較深入，在某些領(lǐng)域Al摻雜ZnO薄膜已經(jīng)可以替代ITO投入市場(chǎng)[5]，這是因?yàn)橛帽萙nO晶體結(jié)構(gòu)半徑小的原子進(jìn)行摻雜易于產(chǎn)生原子取代，而Al3+半徑（0.053 nm）比Zn2+半徑（0.072 nm）小，摻雜時(shí)Al3+可取代部分Zn2+進(jìn)入晶格中.當(dāng)1個(gè)Zn2+被Al3+替代時(shí)，相當(dāng)于給薄膜多提供1個(gè)自由電子，從而提高了薄膜的自由電子濃度.同時(shí)，薄膜中Zn與O的原子比例保持不變，變相導(dǎo)致薄膜中氧離子的缺失，這進(jìn)一步增強(qiáng)了薄膜的導(dǎo)電性能.鈦（Ti）也是一種高價(jià)態(tài)金屬，主要以Ti4+形式存在，當(dāng)其替代ZnO薄膜中的Zn2+后，可以使薄膜的導(dǎo)電性得到更加有效的提高[6].目前，關(guān)于Ti摻雜ZnO薄膜的研究報(bào)導(dǎo)還較少，作為一種新興的研究對(duì)象，TZO薄膜具有可與ITO薄膜比擬的光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)，且具有原料豐富、價(jià)格低廉和無(wú)毒性等優(yōu)點(diǎn).同時(shí)，Ti摻雜ZnO薄膜具有比AZO薄膜更優(yōu)越的導(dǎo)電性能，值得進(jìn)一步的研究[7].此外，Ti4+在薄膜中比Al3+多提供1個(gè)自由電子，可以使TZO薄膜較AZO薄膜具有更好的導(dǎo)電性能[8].因此本研究利用射頻磁控濺射法制備Ti摻雜ZnO薄膜（Ti∶ZnO，TZO薄膜），分析濺射功率對(duì)TZO薄膜微觀結(jié)構(gòu)和光電性能的影響.

1 實(shí)驗(yàn)方法

使用FJL560C12型射頻磁控濺射系統(tǒng)制備Ti摻雜ZnO薄膜.實(shí)驗(yàn)前，先將基底Si片和K9拋光玻璃分別放入裝有無(wú)水乙醇的燒杯中，在超聲波清洗機(jī)中振蕩清洗15 min，其中玻璃基底用于測(cè)量光學(xué)性能，Si基底用于結(jié)構(gòu)和電學(xué)性能測(cè)量.

實(shí)驗(yàn)采用靶材為高純（99.99%）Zn靶（直徑為60mm，厚度為4 mm），將長(zhǎng)為6 cm、直徑為0.35 mm的Ti絲置于鋅靶上，反應(yīng)氣體為高純（99.99%）氬氣和氧氣.鍍膜前腔室真空度達(dá)到4.0×10-4Pa，通入氬氣，調(diào)節(jié)氣壓使腔室氣壓穩(wěn)定在6 Pa，并在300 V負(fù)偏壓下進(jìn)行輝光清洗.待清洗結(jié)束后，將氣壓降至約1～2 Pa，按照設(shè)定的濺射功率進(jìn)行鍍膜，鍍膜過(guò)程中的具體參數(shù)設(shè)定如表1所示.在前期研究工作的基礎(chǔ)上[9]，使用XPS測(cè)試其摻雜量，發(fā)現(xiàn)摻雜質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%時(shí)，樣品的電學(xué)性能較好，所以本研究中所有樣品的Ti摻雜量均為3%.

采用SU8000型高分辨發(fā)射掃描電鏡（SEM）對(duì)樣品的表面形貌進(jìn)行分析；薄膜的物相結(jié)構(gòu)通過(guò)D/ MAX-2500型X線衍射儀測(cè)量，采用Cu Kα射線，2θ= 20°～60°，掃描速率為5°/min，工作電壓為30 kV，工作電流為40 mA；薄膜的物質(zhì)組成由VG ESCALAB MKⅡ型XPS測(cè)試，光學(xué)性能通過(guò)UV3600型紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)（UV/VIS）光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)測(cè)量；電學(xué)性能利用HMS-2000型霍爾效應(yīng)電學(xué)測(cè)試系統(tǒng)測(cè)量.

2 結(jié)果與分析

2.1 沉積速率

使用XP-2型表面輪廓儀測(cè)得不同功率下樣品薄膜的厚度，其與沉積時(shí)間的比值即為沉積速率v=l/t，其中l(wèi)為薄膜厚度（nm），t為沉積時(shí)間（min）.圖1為TZO薄膜沉積速率隨濺射功率的變化情況.

由圖1可以看出，薄膜的沉積速率隨濺射功率的增大先增后降.功率較小時(shí)，有效激發(fā)出來(lái)的靶材原子的能量較小，能夠順利到達(dá)基底并參與沉積成膜的原子也較少，因而沉積速率較低.隨著濺射功率逐漸增大，可以順利達(dá)到基底表面參與成膜的靶材原子逐漸增多，單位時(shí)間內(nèi)生長(zhǎng)的薄膜厚度增大，沉積速率增大.當(dāng)濺射功率為100 W時(shí)，薄膜沉積速率達(dá)到最大的7.96 nm/min.當(dāng)濺射功率進(jìn)一步增大時(shí)，沉積速

率幾乎不增加甚至略微降低，表明當(dāng)濺射功率增大到120 W時(shí)，電離得到的離子具有很高的能量，離子打入靶材的深度增加，能量損失增加，造成被濺射原子的逸出難度增加，靶材原子不易逸出，導(dǎo)致沉積速率降低[10].此外，由于濺射功率的增加，濺射時(shí)產(chǎn)生的二次電子增多，這對(duì)基體會(huì)產(chǎn)生一定的加熱作用，導(dǎo)致基體上沉積的TZO基團(tuán)揮發(fā)，也會(huì)降低沉積速率[11].

2.2 微觀結(jié)構(gòu)

圖2為不同濺射功率下沉積所得TZO薄膜的XRD圖像，其中圖2（a）的2θ范圍為20°～60°，圖2（b）為衍射角2θ為32°～34.5°時(shí)XRD結(jié)果的局部放大圖.

圖2 不同濺射功率下沉積所得TZO薄膜的XRD圖像Fig.2 XRD images of TZO thin films with different sputtering power

由圖2（a）可以看出，所有樣品的XRD圖譜均在2θ為34°附近出現(xiàn)了很強(qiáng)的衍射峰，此衍射峰與本征氧化鋅（002）晶面對(duì)應(yīng)的衍射峰相吻合，表明薄膜樣品均為具有良好c軸擇優(yōu)取向的六角纖鋅礦結(jié)構(gòu)的多晶薄膜；此外，衍射譜中沒(méi)有出現(xiàn)二氧化鈦的衍射峰說(shuō)明鈦離子已進(jìn)入氧化鋅晶格中，以替位形式存在，摻雜并沒(méi)有改變氧化鋅的晶體結(jié)構(gòu)，摻雜成功，這是由于鈦離子半徑小于鋅離子半徑，很容易進(jìn)入氧化鋅晶格中成為替位原子.由圖2（b）可以看出，不同的濺射功率所對(duì)應(yīng)的TZO薄膜結(jié)構(gòu)存在明顯差異：濺射功率為100 W時(shí)，樣品的衍射峰最強(qiáng)，偏移本征氧化鋅特征峰的2θ值（33.90°）最少，說(shuō)明該薄膜的結(jié)晶度最好，晶格畸變最??；增加或減小此濺射功率，衍射峰峰強(qiáng)減弱，偏離本征氧化鋅特征峰的2θ值（33.90°）較遠(yuǎn)，說(shuō)明晶格發(fā)生畸變，結(jié)晶度有所減弱.

2.3 表面形貌

不同濺射功率下所得樣品的SEM圖如圖3所示.

圖3 不同濺射功率下沉積所得TZO薄膜的SEM表明形貌圖Fig.3 SEM of TZO thin films with different sputtering power

由圖3可以看出，4個(gè)樣品均結(jié)晶良好、晶粒分布均勻、排列緊密.此外，當(dāng)濺射功率較低時(shí)，薄膜表面出現(xiàn)少量暗斑，這些暗斑是由于薄膜存在凹陷造成二次電子轟擊表面時(shí)接收信號(hào)不足而引起的[12]；功率增大到100 W時(shí)，表面晶粒明顯變大，沒(méi)有明顯暗斑和大顆粒，整體排布均勻、平整、致密；功率繼續(xù)增大到120 W時(shí)，薄膜表面再次出現(xiàn)較大面積的暗斑，晶粒排列較亂、不整齊.造成這種現(xiàn)象的原因是功率較低時(shí)，氬離子轟擊后逸出的靶材原子動(dòng)能較小，到達(dá)基底表面后所剩動(dòng)能不足以使其均勻擴(kuò)散到基底表面，導(dǎo)致薄膜表面遷移率較小，造成表面凹凸不平[13].隨著功率的增大，薄膜表面遷移率隨之提高，表面的均勻性和平整度得到改善，凹坑和缺陷相應(yīng)減少.但濺射功率過(guò)大時(shí)，高能量的氬氣離子會(huì)對(duì)已經(jīng)沉積好的表面粒子產(chǎn)生損傷，導(dǎo)致晶粒排列不整齊，造成薄膜表面出現(xiàn)大面積暗斑.

2.4 成分分析

利用X射線光電子譜儀對(duì)不同濺射功率下沉積所得ZTO薄膜樣品進(jìn)行表面成分分析，結(jié)果如圖4所示.

圖4 不同濺射功率下沉積所得TZO薄膜的XPS全譜Fig.4 XPS of TZO thin films with different sputtering power

圖4中可以清楚地看到Ti、O、Zn和C所對(duì)應(yīng)的光電子峰，其中C元素為X射線光電子能譜儀本身的油分子污染.由XPS標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)可知，Ti2p峰主要由458.0 eV和464.1 eV 2個(gè)孤立峰組成，分別與Ti2p3/2、Ti2p1/2相對(duì)應(yīng)，這表明不同濺射功率下沉積所得ZTO薄膜的Ti均以+4價(jià)存在，且經(jīng)過(guò)高斯擬合后可以計(jì)算得到Ti的質(zhì)量摻雜含量為0.79%.

2.5 透射圖譜

圖5為不同濺射功率下沉積所得TZO薄膜的透射圖譜.

圖5 不同濺射功率下沉積所得TZO薄膜的透射光譜Fig.5 Transmission spectra of TZO thin films with different sputtering power

圖5為不同濺射功率下沉積所得TZO薄膜的透射光譜，圖中被放大部分為波長(zhǎng)為350～400 nm的透射圖譜.由圖5可以看出，全部樣品在可見(jiàn)光區(qū)域的透過(guò)率均超過(guò)80%，達(dá)到透明導(dǎo)電薄膜的光學(xué)透明要求.濺射功率為100 W時(shí)樣品平均透過(guò)率最大，這主要是因其薄膜結(jié)晶度好，表面光滑平整致密，降低了薄膜對(duì)光的散射和吸收.但是透過(guò)率曲線在380 nm附近急速下降，呈現(xiàn)出一個(gè)基本截止的本征吸收邊，本征吸收過(guò)程光子能量要滿足hν≥Eg，濺射功率對(duì)薄膜在可見(jiàn)光區(qū)域的平均透過(guò)率的影響主要由薄膜內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)的缺陷引發(fā).放大部分圖譜后可知，隨著濺射功率的變化，樣品的吸收邊產(chǎn)生微小的移動(dòng)（先紅移后藍(lán)移），說(shuō)明晶體的光學(xué)帶隙先減小后增大[14].濺射功率為100 W時(shí)，制備所得薄膜晶粒較大，薄膜致密，缺陷濃度和缺陷開(kāi)空間相對(duì)較小，對(duì)載流子的俘獲較小，因而載流子濃度較大；同時(shí)，100 W功率下濺射出的含鈦靶粒子到達(dá)襯底時(shí)能量較大，等于或接近替代能，導(dǎo)致較多數(shù)量的鈦原子進(jìn)入氧化鋅晶格中替換鋅原子，從而釋放出更多的自由電子，促使載流子濃度進(jìn)一步增強(qiáng).較大的載流子濃度造成導(dǎo)帶中最低能級(jí)被大量載流子占滿，引起B(yǎng)urstein-Moss[15]位移效應(yīng)，即費(fèi)米能級(jí)進(jìn)入導(dǎo)帶，本征光吸收邊就會(huì)向短波方向移動(dòng)，光學(xué)帶隙增大.

2.6 電學(xué)性能

薄膜的電阻率、載流子濃度以及載流子遷移率由HMS-2000霍爾效應(yīng)測(cè)試系統(tǒng)測(cè)出，其原理主要依據(jù)霍爾效應(yīng)及范德堡法則.先用銀漿在正方形的薄膜的表面制作4個(gè)歐姆接觸點(diǎn)，用范德堡法測(cè)得薄膜方塊電阻，依據(jù)膜厚即可得到電阻率；再對(duì)薄膜進(jìn)行霍爾測(cè)試，由霍爾系數(shù)得到載流子濃度和遷移率.圖6即為不同濺射功率下沉積所得ZTO薄膜的電阻率和載流子濃度與濺射功率的關(guān)系圖.

圖6 不同濺射功率下沉積所得TZO薄膜的電阻率和載流子濃度Fig.6 Resistivity and carrier concentration of TZO thin films with different sputtering power

由圖6可以看出，濺射功率對(duì)薄膜的電阻率和載流子濃度的影響非常明顯.隨著濺射功率的增加，TZO薄膜的電阻率呈現(xiàn)出先降后升的趨勢(shì).這是由于每個(gè)Zn原子被Ti原子取代時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生2個(gè)多余的自由電子，破壞了原有的化學(xué)計(jì)量比，形成自由載流子，導(dǎo)致薄膜電阻率急速減小.但摻雜離子在氧化物中的濃度是有限的[16]，摻雜粒子過(guò)多會(huì)導(dǎo)致粒子色散作用增強(qiáng)，從而降低自由載流子的遷移率，造成曲線反向增加.隨著濺射功率的增加，TZO薄膜中載流子

濃度呈現(xiàn)出先升后降的趨勢(shì)，這是由于薄膜中載流子主要源于氧缺位以及多余的電子，但摻雜離子在氧化物中溶解有限，過(guò)多的摻雜粒子會(huì)導(dǎo)致粒子色散作用增強(qiáng)，影響自由載流子遷移率，造成載流子濃度下降.總之，濺射功率為100 W時(shí)，薄膜電阻率最低為1.02× 10-3Ω·cm，此時(shí)導(dǎo)電性能最優(yōu).

3 結(jié)論

在Si基片和玻璃上采用射頻磁控濺射法在不同濺射功率下沉積TZO（摻鈦氧化鋅）薄膜，并對(duì)TZO薄膜的沉積速率、微觀結(jié)構(gòu)、表面形貌、光電特性與濺射功率間的關(guān)系進(jìn)行分析，結(jié)果表明：

（1）薄膜的沉積速率隨著濺射功率的增大表現(xiàn)出先升后降的趨勢(shì)，沉積速率最大為7.96 nm/min.所有樣品的晶格結(jié)構(gòu)均為六角纖鋅礦結(jié)構(gòu)，其中（002）晶面衍射峰相對(duì)強(qiáng)度最大，說(shuō)明c軸擇優(yōu)取向性最強(qiáng)，薄膜整體排布均勻、平整、致密，表面的均勻性和平整度最好.

（2）在合適的濺射功率下?lián)诫sTi可以有效提高薄膜在可見(jiàn)光范圍的透過(guò)率，降低氧化鋅薄膜的電阻率.實(shí)驗(yàn)中，電阻率隨濺射功率的增大表現(xiàn)出先減小后增大的趨勢(shì)，當(dāng)濺射功率為100 W時(shí)，電阻率最低為1.02×10-3Ω·cm.所有樣品在可見(jiàn)光范圍內(nèi)的平均透過(guò)率均達(dá)到80%以上，為透明導(dǎo)電薄膜.

（3）在本研究實(shí)驗(yàn)參數(shù)下，功率為100 W時(shí)TZO薄膜的光電綜合性能最優(yōu).

[1]鐘志有，張騰，顧錦華，等.磁控濺射沉積摻錫氧化銦透明導(dǎo)電膜的光電性能研究[J].人工晶體學(xué)報(bào)，2014，4（23）：134-141. ZHONG Y Z，ZHANG T，GU J H，et al.The photoelectric properties of tin doped indium oxide transparent conductive films deposited by magnetronsputtering[J].JournalofArtificialCrystal，2014，4（23）：134-141（in Chinese）.

[2]楊鐸，鐘寧，尚海龍，等.磁控濺射（Ti，N）/Al納米復(fù)合薄膜的微結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能[J].物理學(xué)報(bào)，2012.，12（2）：12-18. YANG D，ZHONGN，SHANG H L，et al.Microstructure and mechanical properties of（Ti，N）/Al nano composite thin films by magnetron sputtering（Ti，N）[J].Journal of Physics，2012，12（2）：12-18（in Chinese）.

[3]周金.射頻磁控濺射法制備摻鈦氧化鋅透明導(dǎo)電薄膜及其性能研究[D].長(zhǎng)沙：中南大學(xué)，2012：1-58. ZHOU J.Fabrication and Properties of Titanium Doped Zinc Oxide Thin Films by Radio Frequency Magnetron Sputtering[D].Chang Sha：Central South Univercity，2012：1-45（in Chinese）.

[4]顧錦華，汪浩，蘭椿，等.鈦摻雜對(duì)ZnO∶Ti透明導(dǎo)電薄膜性能的影響[J].人工晶體學(xué)報(bào)，2014，43（4）：845-851. GU J H，WANG H，LAN C，et al.Effect of Ti doping on properties of ZnO：Ti transparent conductive films[J].Journal of Artificial Crystal，2014，43（4）：845-851（in Chinese）.

[5] 高倩.磁控濺射Ti摻雜及Ti-Al共摻ZnO結(jié)構(gòu)和性能的影響[D].天津：天津師范大學(xué)，2015：1-55. GAO Q.Effect of Magnetron Sputtering Ti Doped and Ti Al Co Doped ZnO Structure and Properties[D].Tian Jin：Tianjin Normal University，2015：1-55（in Chinese）.

[6]王延峰，張曉丹，黃茜，等.B摻雜ZnO透明導(dǎo)電薄膜的實(shí)驗(yàn)及理論研究[J].物理學(xué)報(bào)，2013，44（24）：202-206. WANG Y F，ZHANG X D，HUANG Q，et al.Experimental and theoreticalstudyonBdopedZnOtransparentconductingthin films[J].Journal of Physics，2013，44（24）：202-206（in Chinese）.

[7]MA Q B，YE Z Z，HE H P.Structural，electrical，and optical properties of transparent conductive ZnO：Ga films prepared by DC reactive magnetron sputtering[J].Materials Letters，2007，18（15）：246-253.

[8]馮怡，袁忠勇.ZnO納米結(jié)構(gòu)制備及其器件研究[J].物理學(xué)報(bào)，2009，3（15）：89-96. FENG Y，YUAN Z Y.ZnO nano structure preparation and its device research[J].Journal of Physics，2009，3（15）：89-96（in Chinese）.

[9]黃穩(wěn)，余洲，張勇，等.AZO薄膜制備工藝及其性能研究[J].材料導(dǎo)報(bào)，2012，11（5）：56-62. HUANG W，YU Z，ZHANG Y，et al.AZO film preparation process and properties research[J].Materials review，2012，11（5）：56-62（in Chinese）.

[10]SAHU D R，LIN S Y，HUANG J L.Study on the electrical and optical properties of Ag/Al-doped ZnO coatings deposited by electron beam evaporation[J].Appl Surface Science，2007，253：4886-4890.

[11]張俊雙.襯底溫度對(duì)直流磁控濺射法沉積ZnO：Ti薄膜性能的影響[J].真空科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào)，2011，1（15）：90-95. ZHANG J S.Growth and characterization of Ti doped ZnO films by DC magnetron sputtering[J].Journal of Vacuum Science and Tecchnology，2011，1（15）：90-95（in Chinese）.

[12]呂建國(guó).ZnO半導(dǎo)體光電材料的制備及其性能的研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2005：（1-60）. LVJG.PreparationandProperties of ZnOSemiconductor Optoelectronic Materials[D].Hang Zhou：Zhejiang University，2005：（1-45）（in Chinese）.

[13]吳臣國(guó)，沈杰，王三坡，等.摻鉬氧化鋅透明導(dǎo)電薄膜光學(xué)性質(zhì)研究[J].真空科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào)，2010，30（2）：171-175. WU C G，SHENG J，WANG S P，et al.Optical properties of Modoped ZnO transparent conductive films[J].Journal of Vacuum Science and Tecchnology，2010，30（2）：171-175（in Chinese）.

[14]劉志文，谷建峰，孫成偉，等.磁控濺射ZnO薄膜的成核機(jī)制及表面形貌演化動(dòng)力學(xué)研究[J].物理學(xué)報(bào)，2006，55（4）：1965-1973. LIU Z W，GU J F，SUN C W，et al.Study on nucleation and dynamic scaling of morphological evolution of ZnO film deposition by reactive magnetron sputtering[J].Journal of Physics，2006，55（4）：1965-1973（in Chinese）.

[15]陳真英，聶鵬，廖慶佳，等.摻鈦氧化鋅納米薄膜微結(jié)構(gòu)及其光電性能研究[J].功能材料，2016，1（47）：1077-1081. CHEN Z Y，NIE P，LIAO Q J，et al.Studies of microstructures and optoelectronicpropertiesoftheTi-dopedzincoxide（TZO）nano-films[J]. Function Materials，2016，1（47）：1077-1081（in Chinese）.

[16]宋文龍，鄧建新，趙金龍.磁控濺射薄膜附著性能的影響因素[J].真空科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào)，2013，21（11）：123-129. SONG W L，DENG J X，ZHANG J L.The effecting factors of adhesion on magnetron sputtering thim films[J].Journal of Vacuum Science and Tecchnology，2013，21（11）：123-129（in Chinese）.

[17]ZHANG H F，CHEN Q S，LIU H F．Preparation and characterization of transparent conducting ZnO：Zr films deposited by reactive magnetron sputtering[J].Journal of Optoelectronics，2012，3（7）：1333-1337．

（責(zé)任編校 亢原彬）

Effects of sputtering power on structure and opto-electrical properties of the Ti-doping ZnO thin films

LI Yuan，HUANG Meidong，ZHANG Jianpeng，YANG Mingmin，GAO Qian
（College of Physics and Materials Science，Tianjin Normal University，Tianjin300387，China）

In order to further study the opto-electrical property of ZnO doped with Ti，Ti-doping ZnO thin films（TZO）were fabricated on both silicon and glass slices by r.f.magnetron sputtering.The effects of sputtering power on microstructure，opto-electrical properties of the TZO films were analyzed by surface profiler，X-ray diffraction（XRD），scanning electron microscopy(SEM)，UV-3600 spectroscopy and HMS-3000 Hall Effect tester，respectively.The results show that deposition rate of the films increases first and then decreases with increasing sputtering power while the resistivity shows an opposite variation.The maximum deposition rate is 7.96 nm/min and the minimum resistivity is 1.02×10-3Ω·cm when sputtering power is 100 W.All Ti-doping ZnO thin films are transparent conducting films which have more than 80% transmittance.Tidoping ZnO thin films still have hexagonal wurtzite structure and preferred c-axis orientation，and their microstructure are uniform，smooth and compact with optimized surface morphology when sputtering power is 100 W.

r.f.magnetron sputtering；sputtering power；Ti-doping ZnO thin films；opto-electrical properties

O436

A

1671-1114（2016）05-0028-05

2016-03-18

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（61078059）.

李 園（1991—），女，碩士研究生.

黃美東（1972—），男，副教授，主要從事功能薄膜方面的的研究.