ito薄膜特性及發(fā)展方向

1、ITOITO薄膜特性及發(fā)展方向薄膜特性及發(fā)展方向楊穎煜楊穎煜電科電科13031303201311020318201311020318銦錫氧化物(簡稱ITO)是In2O2摻Sn的半導(dǎo)體材料，其薄膜由于具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和光學(xué)性能，引起了人們的廣泛關(guān)注隨著薄膜晶體管(TFT)，液晶顯示(LCD)，等離子顯示(PCD)等高新技術(shù)的不斷發(fā)展，ITO薄膜的產(chǎn)量也在急劇增加，已經(jīng)形成了一定的市場規(guī)模ITOITO的結(jié)構(gòu)與機(jī)理的結(jié)構(gòu)與機(jī)理關(guān)于ITO的具體

2、結(jié)構(gòu)方式最有代表性的兩種模型是能帶結(jié)構(gòu)模型和晶體結(jié)構(gòu)模型能帶結(jié)構(gòu)模型是基于拋物線能帶結(jié)構(gòu)假設(shè)的基礎(chǔ)上對IT0薄膜性能的理解ITO薄膜性能的光學(xué)性質(zhì)由In2O3立方鐵錳礦結(jié)構(gòu)中引入的缺陷決定導(dǎo)電電子主要來源于氧空位和錫替代原子不同條件下制備的薄膜有不同的缺陷由于BursteinMoss效應(yīng)，光學(xué)能隙加寬，實(shí)際吸收光譜向短波方向移動(dòng)，因而ITO薄膜對可見光的透射率、對紅外線的反射率和對紫外線的吸收率都很高除了紫外帶間吸收和遠(yuǎn)紅外的聲子吸收，

3、Drude理論與介電常數(shù)實(shí)際值符合得很好，說明自由電子對ITO薄膜的光學(xué)性質(zhì)有決定性作用晶體結(jié)構(gòu)模型是基于In2O3的結(jié)晶具有體心立方鐵錳礦結(jié)構(gòu)按照此模型可以計(jì)算出ITO靶材中錫含量的理論值其理論最佳值為c≈103114％(wt)，與用磁控濺射法制備的ITO薄膜，在陶瓷靶材中錫含量大約為10％(wt)時(shí)，具有最高電導(dǎo)率符合的很好同時(shí)可以計(jì)算出薄膜中氧空位和外部錫摻雜同時(shí)存在的載流子濃度理論上限為n=1474910^20cm^3關(guān)于ITO

4、薄膜的導(dǎo)電機(jī)理一般可以歸納為三點(diǎn)：a)氧空位導(dǎo)電；b)In3格點(diǎn)被Sn4所置換形成的雜質(zhì)導(dǎo)電；c)品格間存在填隙原子In而導(dǎo)電.ITO薄膜的生長機(jī)理則與鍍膜方法有關(guān)不同的鍍膜方法對其性能影響很大ITOITO薄膜的特性薄膜的特性ITO薄膜在可見光(400～800nm)范圍內(nèi)是透明的，其透射率可在90％以上，而其紅外光區(qū)的反射率也在85％以上如此高的可見光區(qū)透射率和紅外光區(qū)反射率同低電阻率相結(jié)合，使ITO薄膜成為典型的透明導(dǎo)電薄膜材料在一定

5、意義上講，將寬禁帶的透明絕緣材料1n2O3通過摻錫和形成氧空位轉(zhuǎn)變?yōu)橥该鲗?dǎo)電ITO薄膜，這是材料改性研究或功能設(shè)計(jì)的成功，無論在理論上還是在應(yīng)用開發(fā)上都具有重要意義IT0薄膜的電學(xué)特性由測量其方塊電阻R與厚度d而得摻Sn和形成氧空位使得ITO薄膜的載流子濃度很高(～10^20cm3)，而其電阻率相當(dāng)?shù)?～10^4中另外，它還可以用作異質(zhì)結(jié)型非晶硅太陽能電池的透明電極ITOITO發(fā)展方向發(fā)展方向機(jī)理與性能的研究：ITO薄膜復(fù)雜的原胞結(jié)構(gòu)(

6、每個(gè)原胞含80個(gè)原子)和復(fù)雜的摻雜機(jī)制(氧缺位和Sn4對In3的替換)，導(dǎo)致了對薄膜基本性質(zhì)(導(dǎo)電機(jī)制、能帶結(jié)構(gòu)等)的認(rèn)識還存在著很大的差異隨著薄膜晶體管和液晶顯示等高新技術(shù)的不斷發(fā)展，對ITO性能及結(jié)構(gòu)的認(rèn)識也在不斷地深人通過使用掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)和平面圖像高分辨率電鏡(HREM)，對ITO薄膜的微結(jié)構(gòu)取得了一些新認(rèn)識，但尚未完全掌握尤其是隨著復(fù)合膜技術(shù)的發(fā)展，采用X射線電子能譜(XPS)和變角X射線光電子能譜(A

7、DXPS)對其各種機(jī)理的研究還在不斷地深入之中另外隨著對以玻璃為襯底的ITO薄膜的廣泛深入研究，人們對低溫以至室溫下制備柔性襯底ITO薄膜逐步地重視起來因?yàn)槿嵝砸r底導(dǎo)電膜具有可撓曲、重量輕、不易碎、易于大面積生產(chǎn)和便于運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)拓寬應(yīng)用領(lǐng)域的研究：現(xiàn)在的應(yīng)用范圍只是利用了其良好性能的一部分，還有許多方面有待于進(jìn)一步去開發(fā)例如：將熱鏡膜和普通黑色襯底相結(jié)合，就能獲得對太陽輻射吸收率高而本身發(fā)射率低的選擇性吸收表面，因?yàn)樗恍枰桶l(fā)射率的金

8、屬襯底，所以這是一種不同于普通的依靠膜層本身吸收太陽輻射和要求襯底具有低發(fā)射率的選擇性吸收表面此外在核物理領(lǐng)域采用ITO薄膜與通道板構(gòu)成位置靈敏探測器具有較好的線性、探測效率及位置分辨率由于ITO薄膜較容易制取，因而很適合作為陽極用在探測系統(tǒng)中，相對于常規(guī)碳膜陽極它具有電阻均勻、線性及效率良好、成本低廉、便于自制等優(yōu)點(diǎn)此外，在ITO導(dǎo)電玻璃上制備自組裝雙層磷脂膜和經(jīng)C60修飾的雙層磷脂膜，通過對天然光合成系統(tǒng)的基本組成一光活性中心，電子