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ITO薄膜的制备及性能研究

王树林  
【摘要】: 20世纪90年代以来,显示技术和光通讯技术的迅猛发展和产业化,极大的促进了光电薄膜的发展,同时对光电薄膜提出了更多更高的要求,论文针对太阳能透明电极的要求,对光电薄膜进行了制备和深入的研究。 透明导电氧化物薄膜材料具有大的载流子浓度和光学禁带宽度因而表现出优良的光电特性,如:低的电阻率和高的可见光透过率等。目前,此类材料体系包括In_2O_3、SnO_2、ZnO及其掺杂体系In_2O_3:Sn(ITO)、SnO_2:Sb、SnO_2:F、ZnO:Al(ZAO)等。其中SnO_2(TO)和In_2O_3:Sn(ITO)薄膜作为透明电极在液晶显示和太阳能电池等领域得到实际应用。 多种工艺可以用来制备透明导电薄膜,如磁控溅射真空反应蒸发、化学气相沉积、溶胶-凝胶法以及脉冲激光沉积等。其中磁控溅射工艺具有沉积速率高均匀性好等优点而成为一种广泛应用的成膜方法。 本研究课题分别以氧化铟锡靶和铟锡合金靶为靶材,采用射频磁控溅射和直流反应磁控溅射工艺在氩气气氛中沉积ITO薄膜。靶材中SnO_2和Sn的掺杂重量比例分别为10%和7%。用XRD、SEM、和可见光-紫外分光光度计等测试手段对沉积的薄膜进行了表征。结果表明,对于ITO薄膜,薄膜的光电性能薄膜结构的择优取向性和与衬底温度、溅射氧气压等工艺参数有很大关系,ITO薄膜的SEM表明,样品表面较平整,且晶粒也比较致密。实验还发现,在一定的温度范围内随着衬底温度的升高,薄膜中产生的氧空位将会增多,使得ITO薄膜的电导逐渐增大,而且其紫外透射吸收截止边带向短波长方向漂移;随着氩氧比例的增加,薄膜中的氧缺陷相对减少,薄膜的透射吸收截止边向低波长方向漂移。


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