ITO透明導(dǎo)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(zhì),以乙酰丙酮為溶劑,以無(wú)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(dǎo)電薄膜.本試驗(yàn)采用XRD、SEM、FT-IR、四探針電阻率儀、紫外分光光度計(jì)等儀器對(duì)ITO透明導(dǎo)電薄膜的物相、表面結(jié)構(gòu)、微區(qū)形貌和物理性能進(jìn)行了測(cè)定;通過(guò)DTA-TG對(duì)薄膜從凝膠態(tài)向結(jié)晶態(tài)的轉(zhuǎn)化過(guò)程進(jìn)行了測(cè)定和分析;此外本試驗(yàn)重點(diǎn)研究了在ITO透明導(dǎo)電薄膜的溶膠凝膠法制備過(guò)程中,不同試驗(yàn)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(duì)薄膜的基本性質(zhì)(導(dǎo)電性能和透光率)的影響;分析了試驗(yàn)現(xiàn)象,優(yōu)化了試驗(yàn)條件.本研究結(jié)果表明:以五水硝酸銦為源物質(zhì),以乙酰丙酮為溶劑,以無(wú)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(dǎo)電薄膜是完全可行的.所制備的ITO薄膜的晶體結(jié)構(gòu)為立方錳鐵礦結(jié)構(gòu),[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(guò)程中脫去結(jié)晶水和有機(jī)組份,由凝膠態(tài)轉(zhuǎn)化為結(jié)晶態(tài),當(dāng)溫度超過(guò)530℃時(shí),轉(zhuǎn)化基本完成.試驗(yàn)表明:ITO薄膜的方電阻開(kāi)始隨In<'3+>的增加而降低,達(dá)到特定值后逐漸升高,當(dāng)In<'3+>過(guò)量時(shí)會(huì)加速溶膠的水解過(guò)程,降低透光率.ITO薄膜的方電阻隨Sn摻雜量的增加逐漸達(dá)到最小值,再增加Sn摻雜量薄膜的方電阻略有上升的趨勢(shì).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(nèi),

4、薄膜提拉速度對(duì)薄膜導(dǎo)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(dá)到最小值;當(dāng)對(duì)ITO薄膜進(jìn)行快速冷卻時(shí),薄膜的方電阻顯著下降.不同玻璃基體對(duì)薄膜方電阻的影響較大,但當(dāng)鍍層數(shù)增加時(shí),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(duì)光的吸收逐漸增加.當(dāng)ITO薄膜處于干凝膠狀態(tài)時(shí)具有最高的透光率,在薄膜從凝膠態(tài)向結(jié)晶態(tài)轉(zhuǎn)變后透光率有所降低,并且在熱處理過(guò)程中隨熱處理溫度的增加而緩慢增