透明導(dǎo)電氧化物ITO薄膜與ITO-Au復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備及光電特性研究.pdf

1、傳統(tǒng)的貴金屬材料如Au，Ag已經(jīng)被證明了在可見光波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有非常優(yōu)良的表面等離子體特性。然而，在近紅外區(qū)域，金屬材料由于損耗較高、共振波長(zhǎng)可調(diào)諧范圍小以及與硅CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)工藝不兼容等缺點(diǎn)阻礙了其在該波長(zhǎng)范圍，尤其是在光通訊波長(zhǎng)附近的光電應(yīng)用?；诖?，廣泛作為透明電極使用的透明導(dǎo)電氧化物(TCO)材料被重新挖掘出來(lái)以適應(yīng)新的需要。相較于傳統(tǒng)貴金屬來(lái)說(shuō)，TCO材

2、料的主要優(yōu)點(diǎn)有:成分具有非化學(xué)計(jì)量比特性，使得其光學(xué)特性可以通過(guò)摻雜以及優(yōu)化制備工藝在很大范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，而且其近紅外區(qū)域的類金屬特性使其介電常數(shù)的實(shí)部與虛部處在同一量級(jí)，因此其光學(xué)吸收及損耗較小。另外TCO與硅CMOS工藝及納米制造工藝相兼容，同時(shí)又具有較強(qiáng)的化學(xué)、機(jī)械穩(wěn)定性等特點(diǎn)，因此透明導(dǎo)電氧化物作為新型表面等離子材料在納米光子學(xué)，超材料以及變換光學(xué)等領(lǐng)域有著重要的發(fā)展前景。
　　基于此背景本文借助于脈沖激光沉積技術(shù)以及磁控

3、濺射技術(shù)，研究了氧化銦錫(ITO)薄膜的生長(zhǎng)工藝及性能表征，探索其制備工藝與薄膜性能之間的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上完成相關(guān)的微納結(jié)構(gòu)以及ITO/Au復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備及表征。主要內(nèi)容有:
　　1.討論了脈沖激光沉積系統(tǒng)及磁控濺射系統(tǒng)制備薄膜工藝流程，以及ITO二維納米柱結(jié)構(gòu)的制備方法及流程。簡(jiǎn)要介紹了各種測(cè)試方法及對(duì)應(yīng)的原理，如霍爾測(cè)試，傅里葉變換紅外光譜儀，橢圓偏振光譜測(cè)試等等。
　　2.系統(tǒng)地介紹了脈沖激光沉積過(guò)程中，氧氣氣壓以及襯

4、底溫度對(duì)ITO薄膜微結(jié)構(gòu)、電學(xué)、光學(xué)特性的影響。探索了兩種不同的微納制備方法（EBL+RIE-ICP和Lift-off工藝），測(cè)試了ITO二維納米柱陣列對(duì)應(yīng)的各種結(jié)構(gòu)特性、元素成分以及光學(xué)特性。
　　3.介紹了橢圓偏振光譜測(cè)試方法基本原理以及基于GES5E型橢圓偏振光譜儀的工作模式。詳細(xì)討論了WinElliⅡ橢圓偏振測(cè)試擬合軟件對(duì)ITO薄膜，Au薄膜以及ITO/Au薄膜的光學(xué)參數(shù)的擬合過(guò)程。
　　4.系統(tǒng)地探索了ITO/Au