Enhancing the optoelectronic properties of silver-based multilayer transparent conductive films by local doping of titanium in silver layers

在银膜沉积时引入掺杂剂是实现银层在更小厚度连续的有效方法, 然而杂质的引入也会导致银膜的光电性能损失. 为了尽量减少这些损失, 本工作提出了一种银膜的空间局域性金属掺杂策略, 即仅在银膜沉积初期引入微量钛进行掺杂, 利用其作为黏附诱导剂加速银层连续, 同时有效降低整个银膜中的钛掺杂量, 进而最大程度降低因掺杂导致的银膜光电性能损失. 研究结果表明, 利用磁控溅射技术制备(aluminum-doped ZnO, AZO)/(titanium-doped silver, Ag(Ti))/Ag/AZO结构多层透明导电薄膜(transparent conductive films, TCFs)时, 在AZO层上首先沉积一层超薄的Ag(Ti)层, 可有效降低后续生长的银层的渗流阈值厚度, 这可以归因于在初始成膜阶段掺杂的钛对生长表面银原子扩散和银岛聚结的抑制作用. 钛在银膜生长期间的空间局域性掺杂策略, 允许实现超低光电损失的超薄连续银膜的制备. 通过对多层TCFs各层厚度进行优化后, 所制备的AZO(45 nm)/Ag(Ti)(1.25 nm)/Ag(5.75 nm)/AZO(45 nm)样品的品质因子最高可达6.09×10^-2 Ω^-1, 其在可见光（400 nm-800 nm)范围内平均透光率为95.32%, 方块电阻为10.18 Ω/sq, 而且在5 mm的弯曲半径下弯折10000次后, 其归一化电阻变化率仍不到5%.