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透明导电氧化物(TCO)薄膜由于其良好的光电性能在节能玻璃、热窗、电磁屏蔽窗、触摸屏、液晶面板、太阳能电池、发光二极管等领域，被作为智能窗口材料、加热导体、电磁屏蔽材料、薄膜电容材料、透明导电电极等而得到广泛的应用。电子工业的飞速发展对透明导电薄膜综合性能的要求日趋提高，同时巨大的使用量使以稀有金属铟为主要成分的ITO透明导电薄膜的成本剧增。铝掺杂氧化锌(ZnO：Al，AZO)由于其良好的光电性能、丰富的原料储量、良好的刻蚀性能及在氢等离子体中能够稳定存在等突出特点而受到广泛关注。
本文使用自制的ZnO陶瓷靶、Al2O3陶瓷靶、AZO复合靶，采用射频磁控溅射的方法制备AZO透明导电薄膜。通过EDS成分分析、XRD物相结构分析、台阶膜厚测试、紫外-可见光-红外分光光度计光学性能测试、霍尔测试仪电学性能测试、SEM表面形貌观察、AFM表面形貌测试，系统地研究了溅射方式及工艺参数对AZO薄膜成分、结构及性能的影响。具体的研究内容如下：
采用ZnO陶瓷靶、Al2O3陶瓷靶双靶共溅射和AZO复合靶溅射两种不同的铝掺杂方式制备了高质量的AZO透明导电薄膜。改变氧化铝靶溅射功率或使用不同Al2O3含量的AZO复合靶，通过EDS测定AZO薄膜中的Al含量，研究了AZO透明导电薄膜中铝含量对薄膜沉积速率、晶体结构、显微结构、表面粗糙度、光学性能及电学性能的影响。低铝含量时，铝含量的增加对AZO透明导电薄膜的性能影响表现为：薄膜表面晶粒尺寸和粗糙度变小、电阻率减小、吸收边向紫外光区移动、透明区薄膜保持较高的透过率、大于某一波长时薄膜红外反射率较高，且这一波长向短波方向移动。
系统地研究了工作气压、基底温度、薄膜厚度等工艺参数对AZO晶体结构、表面形貌和光电性能的影响，优化出了良好光电性能AZO薄膜的制备工艺。研究了共掺杂和氢气氛退火AZO薄膜性能的影响：Al掺杂使ZnO薄膜晶粒细化，共掺入Ga、In后AZO薄膜的晶粒变大，薄膜的迁移率提高。氢气氛退火在不改变AZO薄膜透过率基础上，使AZO薄膜的表面粗糙度降低，提高了AZO透明导电薄膜的载流子浓度和迁移率，从而使AZO薄膜的电阻率明显降低。