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(jiǎn)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(chǎng)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(duì)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(lái)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(duì)可見(jiàn)光的透射率、對(duì)紅外線的反射率和對(duì)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(shuō)明自由電子對(duì)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(zhǎng)機(jī)理則與鍍膜方法有關(guān)不同的鍍膜方法對(duì)其性能影響很大ITOITO薄膜的特性薄膜的特性ITO薄膜在可見(jiàn)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(jiàn)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(guò)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(wú)論在理論上還是在應(yīng)用開(kāi)發(fā)上都具有重要意義IT0薄膜的電學(xué)特性由測(cè)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(yáng)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(duì)In3的替換)，導(dǎo)致了對(duì)薄膜基本性質(zhì)(導(dǎo)電機(jī)制、能帶結(jié)構(gòu)等)的認(rèn)識(shí)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(duì)ITO性能及結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)也在不斷地深人通過(guò)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(duì)ITO薄膜的微結(jié)構(gòu)取得了一些新認(rèn)識(shí)，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(duì)其各種機(jī)理的研究還在不斷地深入之中另外隨著對(duì)以玻璃為襯底的ITO薄膜的廣泛深入研究，人們對(duì)低溫以至室溫下制備柔性襯底ITO薄膜逐步地重視起來(lái)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(kāi)發(fā)例如：將熱鏡膜和普通黑色襯底相結(jié)合，就能獲得對(duì)太陽(yáng)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(yáng)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(cè)器具有較好的線性、探測(cè)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(yáng)極用在探測(cè)系統(tǒng)中，相對(duì)于常規(guī)碳膜陽(yáng)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(guò)對(duì)天然光合成系統(tǒng)的基本組成一光活性中心，電子