Sn-In2O3和Nb-TiO2透明導電薄膜的結構和電輸運性質研究.pdf

1、透明導電氧化薄膜(TCO)是一種重要的光電材料,它具有高導電性且在可見光區(qū)具有光學透明性,在光電產業(yè)中有著非常廣泛的應用。在眾多TCO材料中,Sn:In2O3(ITO)薄膜的應用領域最廣、工業(yè)產量最大,而Nb:TiO2(NTO)薄膜則是一種近年來新發(fā)現(xiàn)的TCO薄膜。但是,之前對于ITO和NTO薄膜的研究主要集中在制備工藝對薄膜光電性能的影響上,缺乏對薄膜基礎物性的分析。因此,我們采用了射頻磁控濺射法制備了一系列濺射條件不同的ITO與NT

2、O薄膜,并對它們的結構特性和電輸運性質進行探討,主要工作概括如下:
　　 ITO薄膜中Sn和In分別為+4和+3價,隨著濺射溫度的升高,薄膜的結晶質量有所提高,最優(yōu)取向從(400)逐漸轉變到(222),晶粒尺寸逐漸增大,晶粒形狀也從橢圓形轉變?yōu)槿切巍Ｔ陔娸斶\性質方面,在高溫區(qū)(電阻率隨溫度升高而升高的區(qū)域)電聲子散射占據(jù)主導作用,在低溫區(qū)(電阻率隨溫度升高而降低的區(qū)域)電子-電子散射占主導作用。薄膜的負磁電阻來源于弱局域效應,

3、而正磁電阻則源于洛侖茲力。
　　 NTO薄膜中Ti與Nb分別為+4和+5價。在基底溫度小于998 K時,薄膜為銳鈦礦結構且結晶質量隨基底溫度升高而變好,當基底溫度增至1073 K時,薄膜為銳鈦礦和金紅石的混合相。對于導電性最好的薄膜,我們發(fā)現(xiàn)相對于電聲子散射作用,彈性電子散射與電聲子散射的相互作用在其電輸運機制中占有主導作用。對于具有混合相的薄膜,我們發(fā)現(xiàn)在80 K到300 K的溫度范圍內,薄膜的電輸運機制為漲落引起的隧穿效應；