溶膠—凝膠法制備ITO和AZO薄膜材料及其性能研究.pdf

1、透明導(dǎo)電氧化物薄膜是一種把導(dǎo)電性和透光性復(fù)合在一起的光電薄膜材料。它不僅具有高導(dǎo)電率和在可見(jiàn)光區(qū)范圍內(nèi)高透光率，而且它還會(huì)反射紅外光，吸收紫外光。由于具有這些優(yōu)異的光電特性，使它在液晶顯示器、飛機(jī)和汽車的防霧和防結(jié)冰的玻璃窗、太陽(yáng)能電池、氣體傳感器等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。透明導(dǎo)電氧化物薄膜主要包括SnO2、In2O3、ZnO及上述氧化物的摻雜體系。
　　制備透明導(dǎo)電氧化物薄膜的方法有很多，主要有磁控濺射法、真空蒸發(fā)鍍膜法、化學(xué)氣相沉積

2、法(CVD)、溶膠-凝膠法(Sol-Gel)和噴霧熱分解法等。在工業(yè)上多數(shù)采用磁控濺射法，但這種方法具有設(shè)備比較昂貴，成本比較高和靶材利用率比較低的缺點(diǎn)。而溶膠-凝膠法則具有設(shè)備成本低，工藝比較簡(jiǎn)單和原材料價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，并且使用這種方法還可以大面積成膜。
　　本論文采用溶膠-凝膠旋轉(zhuǎn)涂膜法，分別以InCl3·4H2O和SnCl4·5H2O、(CH3COO)2Zn·2H2O和AlCl3·6H2O為前驅(qū)物制備ITO薄膜和AZO薄膜。

3、采用了X-射線衍射儀、掃描電鏡、紫外-可見(jiàn)光分光光度計(jì)和四探針測(cè)試儀等對(duì)ITO薄膜和AZO薄膜的物相組分、表面形貌、對(duì)可見(jiàn)光的透射率和方塊電阻進(jìn)行測(cè)量與表征。并研究了不同退火溫度、時(shí)間，不同摻雜溶度和鍍膜層數(shù)等因素對(duì)ITO薄膜和AZO薄膜結(jié)構(gòu)和光電性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果:(1)隨著熱處理溫度的增加，ITO薄膜的晶化特征越來(lái)越明顯，晶體結(jié)構(gòu)也越來(lái)越完整，薄膜的透射率逐漸增加，方塊電阻先直線下降后逐漸升高，最佳退火溫度為450℃。AZO薄膜的

4、晶化特征也逐漸明顯，晶體結(jié)構(gòu)也逐步完整，薄膜的透射率逐漸增加，方塊電阻逐漸減小，最佳退火溫度為500℃。(2)隨著熱處理時(shí)間的增加，ITO薄膜的透射率先增加后減小，方塊電阻先下降后升高，最佳熱處理時(shí)間為60min。而AZO薄膜的透射率先增加后減小，方塊電阻先下降后升高，最佳熱處理時(shí)間為60min。(3)隨著摻錫量的增加，ITO薄膜的透射率逐漸減小，方塊電阻先減小后增大，最佳摻錫溶度為12wt％。AZO薄膜的透射率先增加后減小，方塊電阻先

5、下降后升高，最佳摻鋁溶度為1at％。(4)隨著鍍膜層數(shù)的增多，ITO薄膜的透射率逐漸降低，方塊電阻也逐漸降低，最佳鍍膜層數(shù)為6層。而AZO薄膜的透射率逐漸降低，方塊電阻也逐漸降低，最佳鍍膜層數(shù)為8層。
　　綜上所述以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，利用溶膠-凝膠法制備ITO薄膜的最佳參數(shù)為:熱處理溫度和時(shí)間分別為450℃和60min;摻錫濃度為12wt％;鍍膜層數(shù)為6層。而制備AZO薄膜的最佳參數(shù)為:熱處理溫度和時(shí)間分別為500℃和60min;摻