上海光機(jī)所在氧化銦錫薄膜光電特性調(diào)控技術(shù)方面取得新進(jìn)展
近期,中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所薄膜光學(xué)實(shí)驗(yàn)室在調(diào)控氧化銦錫(ITO)薄膜光電特性取得新進(jìn)展,創(chuàng)新性地利用高效、可選擇性的準(zhǔn)連續(xù)(QCW)激光退火技術(shù)對(duì)ITO薄膜載流子進(jìn)行調(diào)控,在基本不改變ITO薄膜導(dǎo)電特性的前提下,實(shí)現(xiàn)了ITO薄膜近紅外波段透過率的顯著提升,相關(guān)成果發(fā)表于《應(yīng)用表面科學(xué)》(Applied Surface Science)。
ITO具有較高的載流子濃度,是一種重要的透明導(dǎo)電材料。高載流子濃度使ITO薄膜具有良好導(dǎo)電性的同時(shí),也造成其近紅外波段透過率的顯著降低,導(dǎo)致ITO薄膜在近紅外波段的透過率和導(dǎo)電性相互制約明顯,這在一定程度上影響了ITO薄膜在近紅外波段液晶光學(xué)器件、電致發(fā)光器件、等離子傳感器等光電器件的研究和應(yīng)用推廣。 鑒于ITO薄膜的導(dǎo)電性和近紅外波段的透過與載流子濃度密切相關(guān),課題組開展了1064nm QCW激光退火技術(shù)對(duì)ITO薄膜載流子濃度的調(diào)控研究,結(jié)果表明在QCW退火可以有效降低ITO薄膜內(nèi)的載流子濃度,在基本不改變ITO薄膜導(dǎo)電性的前提下,實(shí)現(xiàn)ITO薄膜近紅外波段透過率的顯著提升。能譜分析表明載流子濃度的降低是由于QCW退火過程中發(fā)生了錫還原和氧空位湮滅過程。其中,錫的還原反應(yīng)在靠近薄膜底部的缺氧環(huán)境更為顯著,而氧空位的湮滅程度基本不隨膜層深度的變化而變化,這與錫還原過程提供的氧一定程度上彌補(bǔ)了薄膜底部相對(duì)于表面的缺氧狀態(tài)有關(guān)。 該研究成果為半導(dǎo)體領(lǐng)域獲得近紅外波段光電性能優(yōu)異的ITO薄膜提供了新視角,并闡明了QCW激光退火調(diào)控ITO薄膜載流子在富氧和缺氧環(huán)境中的基本機(jī)制,為準(zhǔn)連續(xù)激光退火工藝技術(shù)的研究和應(yīng)用提供了重要指導(dǎo)。 圖1. 退火后ITO薄膜在近紅外波段透過率的提升 圖2. ITO薄膜載流子變化的物理圖像 相關(guān)工作得到了國家自然科學(xué)基金、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)和脈沖功率激光技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放研究基金的支持。 原文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2020.148104 |