能量過濾磁控濺射技術(shù)ITO薄膜的制備及性能優(yōu)化.pdf

1、錫摻雜氧化銦(Tin-doped indium oxide, ITO)是一種n型半導(dǎo)體材料，因具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能、高的可見光透過率和優(yōu)良的機(jī)械性能等優(yōu)點(diǎn)，一直是材料、微電子和光電子領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
　　目前ITO薄膜有多種制備方法，例如：化學(xué)氣相沉積法、噴霧熱解法、真空蒸發(fā)法、溶膠-凝膠法、磁控濺射法等。其中磁控濺射技術(shù)因具有可制取高熔點(diǎn)物質(zhì)的薄膜、與基片附著力大、成膜面積大以及均勻性好等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。但該技術(shù)也

2、存在一些不足之處，如在濺射鍍膜過程中，等離子體中除了沉積粒子In3+、Sn4+、In2O3、SnO2外，還有O2ˉ、Oˉ等負(fù)離子和二次電子，這些高能負(fù)粒子會對襯底及其上已沉積的薄膜產(chǎn)生濺射損傷，并且高能粒子打入膜層會引起雜質(zhì)氣體的混入、缺陷的產(chǎn)生及薄膜內(nèi)應(yīng)力的增加，對薄膜的性能產(chǎn)生負(fù)面影響。為減小負(fù)離子和二次電子對襯底的轟擊作用，我們對傳統(tǒng)直流磁控濺射(DC Magnetron Sputtering, DMS)技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，自主研發(fā)了一

3、種稱之為“能量過濾磁控濺射”(Energy Filtering Magnetron Sputtering, EFMS)的鍍膜新技術(shù)，采用EFMS技術(shù)了制備了成膜質(zhì)量更高、光電性能更好的ITO薄膜。
　　隨著太陽能電池、平板顯示技術(shù)、OLED技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，對ITO薄膜的光電性能有了更高的要求。本文主要通過改變工藝條件、改進(jìn)制備技術(shù)和借助TFCalc軟件優(yōu)化來提高ITO薄膜的光電性能。
　　本文的研究工作主要分為以下

4、三部分：
　　(1)采用直流磁控濺射技術(shù)在K9玻璃(2.5cm×2.5cm×0.1cm)上制備了ITO薄膜。濺射所用ITO靶材的純度為99.99％、In2O3:SnO2的質(zhì)量比為9:1。利用控制變量法，研究了基片溫度、濺射時(shí)間、氧氬比、濺射功率和濺射壓強(qiáng)等制備工藝條件對ITO薄膜性能的影響，以及這些制備工藝條件對ITO薄膜折射率的影響。用 X射線衍射儀，掃描電子顯微鏡，分光光度計(jì)、橢偏儀和四探針電阻測試儀對薄膜的結(jié)構(gòu)、形貌、光學(xué)性

5、能(透射率、折射率和消光系數(shù))和電學(xué)性能(方塊電阻和電阻率)進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，制備工藝條件對ITO薄膜的光電性能及折射率有或大或小的影響。
　　(2)采用DMS和EFMS兩種制備技術(shù)，分別在室溫和高溫條件下制備了厚度相同的ITO薄膜樣品，研究了兩種制備技術(shù)對ITO薄膜光電性能的影響，以及兩種制備技術(shù)對ITO薄膜折射率的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，較DMS技術(shù)，EFMS技術(shù)制備的ITO薄膜有更好的光電性能，有更低的折射率。
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