采用不同能量密度的激光对制备的Ag/FTO/AZO多层薄膜进行光栅结构刻蚀，分析激光刻蚀后薄膜的表面形貌、光学性能和电学性能的变化，并确定薄膜获得最佳性能时的激光能量密度。结果表明，以一定的激光能量密度对薄膜进行光栅结构刻蚀处理，不仅能有效提高薄膜的抗反射能力，还能产生附加退火作用，促使薄膜晶粒生长，减少晶界面积，从而减少晶界的光子和载流子的散射损失，提高载流子的迁移率，最终提高薄膜的透过率，优化薄膜的导电性能，实现薄膜的光学性能和电学性能的优化。

采用双靶共溅射的方法制备了光电性能较好的掺Al氧化锌(AZO)薄膜,利用X射线衍射仪、霍尔测试仪、SEM等多种技术手段研究了不同的Al溅射功率和快速退火条件对AZO薄膜的影响,发现AZO薄膜在Al溅射功率为15W、退火温度为400℃时性能最佳。当Al溅射功率为15W时,其电阻率最低为6.552×10-4Ω·cm,可见光波段(400~700nm)平均透过率超过92%。随着Al溅射功率的增大,可见光波段的透过率逐渐减小,红外波段(2.5~20μm)的透过率逐渐增大,最大为40%。

采用溶胶-凝胶法制备了掺杂摩尔分数为5%～20% 的Al掺杂ZnO(AZO)高电阻薄膜，采用正方形电阻法表征了薄膜的方块电阻，采用扫描电子显微镜(SEM)对薄膜形貌进行了表征，采用Nano Measurer 1.2软件测量了薄膜晶粒的平均粒径，采用分光光度计表征了薄膜的光谱透过率。当Al掺杂摩尔分数为5%～20%时，方块电阻在2～405 MΩ/□之间逐渐增大，晶粒尺寸在24.35～17.53 nm之间逐渐减小，可见光透过率可达80%左右。制备了不同Al掺杂摩尔分数的AZO高电阻层的模式控制型液晶透镜并研究了其光学干涉特性，掺杂摩尔分数在10%～15%之间，AZO薄膜可满足液晶透镜对薄膜透明度和方块电阻的要求。

随着全球资源的减少和环境的恶化, 节能减排已成为人们关注的焦点, 具有保温隔热功能的低辐射玻璃成为研究的热点。 提高玻璃保温隔热性能最有效的方法就是在其表面涂覆低辐射率层。 原材料丰富、 导电性能好、 可见光透过率高等优势使得Al掺杂ZnO (AZO)薄膜成为最具潜力的低辐射率层。 系统研究了温度对AZO薄膜红外辐射性能的影响, 分析了变化机理。 首先研究了在一定的温度下持续一段时间后, AZO薄膜的红外比辐射率的变化情况。 然后研究了在变温环境中红外比辐射率的变化情况。 采用直流磁控溅射法在室温下玻璃基片上沉积500 nm厚的AZO薄膜, 将薄膜放到马弗炉中进行热处理, 在100～400 ℃空气气氛下保温1 h, 随炉冷却。 采用X射线衍射仪对AZO薄膜进行物相分析, 采用扫描电子显微镜观察薄膜表面形貌变化。 利用四探针测试法测量AZO薄膜的电阻率, 采用红外比辐射率测试仪测试薄膜红外比辐射率, 可见分光光度计测量可见光谱。 测试的结果表明, 薄膜热处理前后均为六角纤锌矿结构, (002)择优取向。 300 ℃及以下热处理1 h后, (002)衍射峰增强, 半高宽变窄, 晶粒尺寸长大。 随着热处理温度的升高, 薄膜的电阻率先减小后增大, 200 ℃热处理后的薄膜具有最小的电阻率(0.9×10-3 Ω·cm)。 热处理温度升高, 晶粒长大使得薄膜电阻率降低。 热处理温度过高, 薄膜会从空气中吸收氧, 电阻率下降。 薄膜的红外比辐射率变化趋势和电阻率的一致, 在200 ℃热处理后获得最小值(0.48)。 自由电子对红外光子有较强的反射作用, 当电阻率低, 自由电子浓度高的时候, 更多的红外光子被反射, 红外辐射作用弱, 红外比辐射率小。 薄膜的可见光透过率随着热处理温度的升高先减小后增大, 200 ℃热处理后的薄膜的可见光透过率最小, 但仍高达82%。 这种变化是由于自由电子浓度变化引起的, 自由电子对可见光有很强的反射作用。 选取未热处理和200 ℃热处理后的样品进行变温红外比辐射率的测量, 将样品放在可加热的样品台上, 位置固定, 在室温到350 ℃的升温和降温过程中每隔25 ℃测量一次红外比辐射率, 结果表明, 在室温到350 ℃的温度范围内, AZO薄膜的红外比辐射率在升温过程中随着温度的上升而增大, 在降温过程中减小, 经过整个升、 降温过程后, 薄膜的红外比辐射率增大。

非晶硅薄膜太阳能电池主要采用掺氟氧化锡(FTO)导电玻璃作为基板, 但FTO薄膜雾度较低、表面形貌无法优化, 导致无法得到较优的陷光结构, 从而限制了太阳能电池的转换效率。为了进一步提升太阳能电池的转换效率, 探讨了替代型的掺铝氧化锌(AZO)薄膜, 通过优化前段磁控溅射镀膜工艺和后段湿化学蚀刻工艺, 用以平衡AZO薄膜的光电性能和雾度, 从而获得具有理想表面形貌的AZO导电玻璃, 使其成为理想的非晶硅薄膜太阳能电池的基板材料。实验表明, 经工艺优化后制作的AZO导电玻璃可提升光电转换效率。

为了满足透明导电薄膜轻便、可折叠、高分辨率及快速响应的需求,在AZO单层透明导电薄膜研究基础上,尝试在柔性PET衬底上制备AZO/Ag/AZO三层透明导电薄膜。先利用光学薄膜设计软件对膜系进行设计优化,再参照此优化值制备研究不同AZO、Ag层对AZO/Ag/AZO薄膜光电性能的影响。通过合理的实验设计与对比,发现在柔性PET衬底上制备的三层AZO薄膜与在硬质衬底上制备的薄膜光电性能相当,且当三层AZO/Ag/AZO薄膜中AZO层厚度在40~45 nm,Ag层厚度8 nm时,在可见光波段的透过率高达到92%,电阻率低至4.0×10-5Ω·cm,透明导电薄膜的品质因子最高为12.6×10-2Ω-1。得到的AZO/Ag/AZO三层透明导电薄膜具有与常见的ITO薄膜相比拟的性能。

采用直流磁控溅射方法，以K9玻璃为衬底制备掺铝氧化锌（ZnO：Al，AZO）薄膜。在300℃真空条件下对样品进行退火处理，研究不同退火时间对薄膜内部微观结构、表面形貌及光学特性的影响。结果表明，最佳退火时间为2 h，此条件下的AZO薄膜具有较强的（002）衍射峰，晶粒尺寸为17.2 nm，表面结构平整致密，紫外-可见波段的平均透射率为93.47%，光学带隙为3.41 eV。

研究了AZO（ZnO∶Al）替代ITO透明导电膜在GaN基LED中的应用，通过脉冲激光沉积和磁控溅射法制作了AZO薄膜，分析了AZO与p型GaN不良的欧姆接触的物理机理，并利用插入ITO薄层来改善接触电阻，实验用ITO 20nm/AZO 500nm的复合导电薄膜做透明导电薄膜，成功得到了波长为525.74nm、亮度为380.88mcd、电压为3.35V的GaN基绿光LED芯片，相当于单一ITO透明导电膜的性能，整个试验工艺中减少了ITO的使用量，降低了LED芯片的制造成本。

采用射频磁控溅射法, 在石英玻璃衬底上制备出了性能良好的H掺杂AZO透明导电薄膜, 通过XRD、Hall、UV-Vis等测试手段, 研究了氩气气氛中退火温度对薄膜电学热稳定性的影响。实验结果显示, 随着退火温度的升高, 薄膜中载流子的浓度和迁移率下降。分析认为, 这与薄膜中氢的逸出密切相关。

利用射频溅射方法，制得 AZO透明导电膜，并用离子束刻蚀制备绒面，得到绒面 AZO透明导电膜。比较刻蚀前后光电性能及表面形貌，发现透过率稍有下降，在可见光波段透过率在 80%以上；电阻率略有上升，但仍保持在 10-3.·cm数量级，最低为 2.91×10-3.·cm；刻蚀后薄膜表面形貌变化较大，大多数薄膜表面呈现 “坑状”结构，横向尺寸在 0.5～1.0 μm，开口角在 120°左右，表面粗糙度从 7.29 nm上升到 36.64 nm。薄膜具有较好的表面微结构，在作太阳能电池前电极方面有较好的应用前景。