真正進(jìn)行透明導(dǎo)電
薄膜材料的研究工作還是19世紀(jì)末,當(dāng)時(shí)是在光電導(dǎo)的材料上獲得很薄的金屬薄膜。經(jīng)歷一段很長(zhǎng)時(shí)間后的第二次世界大戰(zhàn)期間,關(guān)于透明導(dǎo)電材料的研究才進(jìn)入一個(gè)新的時(shí)期,于是開發(fā)了由寬禁帶的n型簡(jiǎn)并半導(dǎo)體SnO2材料,主要應(yīng)用于飛機(jī)的除冰窗戶玻璃。在1950年,第二種透明
半導(dǎo)體氧化物In2O3首次被制成,特別是在In2O3里摻入錫以后,使這種材料在透明導(dǎo)電薄膜方面得到了普遍的應(yīng)用,并具有廣闊的應(yīng)用前景。 ??摻錫氧化銦(即Indium Tin Oxide, 簡(jiǎn)稱ITO)材料是一種n型半導(dǎo)體材料,由于具有高的導(dǎo)電率、高的可見(jiàn)光透過(guò)率、高的機(jī)械硬度和化學(xué)穩(wěn)定性,因此它是液晶顯示器(
LCD)、等離子顯示器(PDP)、電致發(fā)光顯示器( EL/OLED)、觸摸屏(Touch Panel)、
太陽(yáng)能電池以及其它電子儀表的透明電極最常用的材料。
<R2bz1!h. 1. ITO薄膜的基本性能 ??
s:%>H|- (1)、ITO薄膜的基本性能 ??ITO(In2O3:SnO2=9:1)的微觀結(jié)構(gòu),In2O3里摻入Sn后,Sn元素可以代替In2O3晶格中的In元素而以SnO2的形式存在,因?yàn)镮n2O3中的In元素是三價(jià),形成SnO2時(shí)將貢獻(xiàn)一個(gè)電子到導(dǎo)帶上,同時(shí)在一定的缺氧狀態(tài)下產(chǎn)生氧空穴,形成1020至1021cm-3的載流子濃度和10至30cm2/vs的遷移率。這個(gè)機(jī)理提供了在10-4Ω.cm數(shù)量級(jí)的低薄膜電阻率,所以ITO薄膜具有半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能。 ??
7\.5G4dr% N3,EF1% ITO是一種寬能帶薄膜材料,其帶隙為3.5-4.3ev。紫外光區(qū)產(chǎn)生禁帶的勵(lì)起吸收閾值為3.75ev,相當(dāng)于330nm的
波長(zhǎng),因此紫外光區(qū)ITO薄膜的光穿透率極低。同時(shí)近紅外區(qū)由于載流子的等離子體振動(dòng)現(xiàn)象而產(chǎn)生反射,所以近紅外區(qū)ITO薄膜的光透過(guò)率也是很低的,但可見(jiàn)光區(qū)ITO薄膜的透過(guò)率非常好。 ??
/SyiJCx0 Xr@0RFdr[ 由以上分析可以看出,由于材料本身特定的物理化學(xué)性能,ITO薄膜具有良好的導(dǎo)電性和可見(jiàn)光區(qū)較高的光透過(guò)率。 ??
kHJjdgV (2).影響ITO薄膜導(dǎo)電性能的幾個(gè)因素 ??
t<4+CC2H ITO薄膜的面電阻(R□)、膜厚(d)和電阻率(ρ)三者之間是相互關(guān)聯(lián)的,下面給出了這三者之間的計(jì)算公式。即??
9rhz#w R□=ρ/ d (1) ??
d<y
B ~Y 由公式(1)可以看出,為了獲得不同面電阻(R□)的ITO薄膜,實(shí)際上就是要獲得不同的膜厚和電阻率。一般來(lái)講,制備ITO薄膜時(shí)要得到不同的膜層厚度比較容易,可以通過(guò)調(diào)節(jié)薄膜沉積時(shí)的沉積速率和沉積的時(shí)間來(lái)制取所需要膜層的厚度,并通過(guò)相應(yīng)的工藝方法和手段能進(jìn)行精確的膜層厚度和均勻性控制。??
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