ITO透明導電薄膜的溶膠凝膠法制備及工藝研究.pdf

1、本研究以五水硝酸銦為源物質,以乙酰丙酮為溶劑,以無水氯化錫為摻雜劑,采用溶膠凝膠工藝,用提拉法在普通玻璃和石英玻璃基體上制備了ITO透明導電薄膜.本試驗采用XRD、SEM、FT-IR、四探針電阻率儀、紫外分光光度計等儀器對ITO透明導電薄膜的物相、表面結構、微區(qū)形貌和物理性能進行了測定;通過DTA-TG對薄膜從凝膠態(tài)向結晶態(tài)的轉化過程進行了測定和分析;此外本試驗重點研究了在ITO透明導電薄膜的溶膠凝膠法制備過程中,不同試驗條件(提拉次數(shù)

2、、提拉速度、熱處理溫度、冷卻速度、不同玻璃基體)對薄膜的基本性質(導電性能和透光率)的影響;分析了試驗現(xiàn)象,優(yōu)化了試驗條件.本研究結果表明:以五水硝酸銦為源物質,以乙酰丙酮為溶劑,以無水氯化錫為摻雜劑、采用溶膠凝膠工藝在玻璃基體上或在石英基體上制備ITO透明導電薄膜是完全可行的.所制備的ITO薄膜的晶體結構為立方錳鐵礦結構,[111]為明顯的擇優(yōu)取向,摻雜的Sn已完全溶解在In<,2>O<,3>的晶格中,看不到SnO或SnO<,2>的特

3、征譜線;ITO薄膜在熱處理過程中脫去結晶水和有機組份,由凝膠態(tài)轉化為結晶態(tài),當溫度超過530℃時,轉化基本完成.試驗表明:ITO薄膜的方電阻開始隨In<'3+>的增加而降低,達到特定值后逐漸升高,當In<'3+>過量時會加速溶膠的水解過程,降低透光率.ITO薄膜的方電阻隨Sn摻雜量的增加逐漸達到最小值,再增加Sn摻雜量薄膜的方電阻略有上升的趨勢.ITO薄膜的方電阻隨提拉次數(shù)的增加而降低,在3-21cm·min<'-1>的提拉速度范圍內,

4、薄膜提拉速度對薄膜導電性能影響不大.ITO薄膜的方電阻隨熱處理溫度升高而降低,在600℃左右達到最小值;當對ITO薄膜進行快速冷卻時,薄膜的方電阻顯著下降.不同玻璃基體對薄膜方電阻的影響較大,但當鍍層數(shù)增加時,這種影響逐漸變小.ITO薄膜的透光率隨鍍膜層數(shù)的增加而減少,薄膜隨厚度的增加對光的吸收逐漸增加.當ITO薄膜處于干凝膠狀態(tài)時具有最高的透光率,在薄膜從凝膠態(tài)向結晶態(tài)轉變后透光率有所降低,并且在熱處理過程中隨熱處理溫度的增加而緩慢增