离子辅助反应蒸发技术室温制备ITO薄膜_喻志农
ITO薄膜研究现状及应用2
ITO薄膜研究现状及应用2
ITO薄膜研究现状及应用2
ITO薄膜是由铟和锡的氧化物组成的透明导电薄膜。它具有优异的透
光性和导电性能,是一种重要的功能性材料。目前,ITO薄膜研究已经取
得了一些重要的进展,并在多个领域得到了广泛应用。本文将介绍ITO薄
膜的研究现状和应用,并对未来的发展进行展望。
首先,ITO薄膜的制备方法有多种,其中最常用的是物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)。PVD方法包括蒸发、溅射和激光烧蚀等,适用于小面积的薄膜制备。CVD方法则可以制备大面积、均匀性好的薄膜。此外,还有溶液法和离子束辅助沉积等方法,可以制备高质量的ITO薄膜。
然后,ITO薄膜在光电子器件领域有广泛应用。例如,它可以用于液
晶显示器的导电电极,提供稳定的电流输出和高透光性。此外,ITO薄膜
还可用于有机太阳能电池和有机发光二极管等器件中,提高其性能和效率。另外,ITO薄膜还可以用作光学薄膜,用于太阳能电池中的抗反射层和导
电镜片等。
此外,ITO薄膜在传感器领域也有重要应用。例如,它可以用于气体
传感器,通过测量气体的电导率变化来检测特定气体的存在。此外,ITO
薄膜还可以用于压力传感器和湿度传感器等。此外,ITO薄膜还可以用于
触摸屏和柔性电子器件等领域,提供灵敏的触控和柔性的制备。
此外,ITO薄膜还在其他领域得到了广泛应用。例如,在生物医学领域,ITO薄膜可以用于电刺激和电生理记录等应用。此外,它还可以用于
防静电涂层和EMI屏蔽等领域,提供静电和电磁屏蔽的功能。
虽然ITO薄膜在多个领域得到了广泛应用,但也存在一些问题和挑战。首先,ITO薄膜的高成本限制了其在一些领域的应用。其次,ITO薄膜还
低温ITO薄膜制备及光电特性的研究
低温ITO薄膜制备及光电特性的研究
低温ITO薄膜是指在较低的温度条件下制备的氧化铟锡(Indium Tin Oxide)薄膜。低温制备的ITO薄膜具有许多优点,例如能耗低、生产成
本低、易于集成和加工等。因此,研究低温ITO薄膜的制备方法和光电特
性对于相关领域的科学研究和工程应用具有重要意义。
低温ITO薄膜的制备方法有多种,如溶液法、磁控溅射法、离子束溅
射法等。其中,溶液法是一种简单易行且高效的制备方法。通过将适量的铟、锡源溶解在有机或无机溶剂中,形成ITO前驱体溶液。然后,在基底
上通过自旋涂覆、喷涂或浸涂等方法,将ITO前驱体溶液均匀涂敷在基底上。最后,将ITO前驱体溶液在较低的温度下进行热处理,使其形成连续、致密的ITO薄膜。
低温ITO薄膜的光电特性是研究的重点之一、光电特性包括导电性、
透明性、热稳定性等。导电性是指ITO薄膜的电阻率和载流子迁移率等导
电性能。低温ITO薄膜具有良好的导电性能,其电阻率可达到10^-4 Ω·cm级别。透明性是指ITO薄膜对光的传透性能,它对于光电器件的
透明度和亮度至关重要。低温ITO薄膜在可见光范围内具有较高的透明度,其透光率可以达到90%以上。热稳定性是指ITO薄膜在高温条件下的稳定
性能。低温ITO薄膜具有较好的热稳定性,可以在高温环境下工作。
此外,低温ITO薄膜的应用也是研究的重要内容。低温ITO薄膜广泛
应用于平板显示器、太阳能电池、有机发光二极管等光电器件中。在平板
显示器中,低温ITO薄膜作为透明电极,可以提供电流导通路径。在太阳
能电池中,低温ITO薄膜作为透明导电膜,可以提高光电转换效率。在有
ito的蒸发温度
ito的蒸发温度
ITO(Indium Tin Oxide)是一种广泛应用于光电子领域的透明导电材料。它具有良好的透明性和导电性能,被广泛应用于显示器、触摸屏、太阳能电池等领域。而ITO的蒸发温度是指在蒸发ITO材料时需要达到的温度。本文将从ITO的蒸发原理、蒸发温度的影响因素以及蒸发温度的选择等方面进行探讨。
我们来了解一下ITO的蒸发原理。ITO材料是由铟(In)和锡(Sn)元素以氧化物形式组成的,其具有高度的透明性和导电性。在ITO 的蒸发过程中,通常采用物理蒸发的方法,即将ITO材料加热至一定温度,使其蒸发成薄膜状,并在衬底表面沉积形成导电薄膜。
蒸发温度是影响ITO薄膜性能的重要参数之一。一般来说,蒸发温度过高会导致ITO材料的氧化程度增加,从而降低其导电性能。而蒸发温度过低则可能造成薄膜致密性不足,导致导电性能不佳。因此,选择适当的蒸发温度对于获得高质量的ITO薄膜至关重要。
蒸发温度的选择与ITO材料的特性密切相关。首先要考虑的是ITO 材料的熔点和氧化特性。ITO材料的熔点较高,通常在1200°C左右,因此蒸发温度应高于材料的熔点,以确保材料能够充分蒸发。另外,ITO材料具有一定的氧化性,因此在蒸发过程中需要保持一定的氧气流量,以控制薄膜的氧化程度。
蒸发温度还与薄膜的致密性和晶粒度有关。较高的蒸发温度可以提
高薄膜的致密性和晶粒度,从而提高薄膜的导电性能。然而,过高的温度也可能导致薄膜的应力增大,甚至出现结构变形或裂纹。因此,在选择蒸发温度时需要综合考虑材料的特性和薄膜的要求。
ITO制备工艺
铟资源的生产现状及ITO粉末制备工艺的研究进展
1铟资源概况
1.1 铟资源现状
全球铟储量2500吨,基础储量6000吨。铟在自然界中几乎不存在独立的具有工业开采价值的矿床,是资源综合利用的产物。它主要与锌、铅、铜、锡等与其性质类似的金属共生,闪锌矿、方铅矿、黄锡矿和多金属铜矿等均为铟的主要工业资源。现已发现50多种矿物中含有铟,其中含铟量最高的是含硫的铅锌矿,其他矿物如锡石、黑钨矿及普通的角闪石也常含较多的铟。目前,具有工业回收价值的矿物主要为闪锌矿,铟含量一般为0.01%-0.1%(有时可高达1%)。铟是铅锌冶炼厂的副产品,锡冶炼厂也回收铟。
世界铟探明储量中约17.7%集中分布在美国,18.4%分布在加拿大,日本和秘鲁各占约4%。中国铟储量居世界第一,约占世界50%左右,主要分布在铅锌矿床和铜多金属矿床中,保有储量为13014 t,分布15个省区,主要集中在云南(占全国铟总储量的40%)、广西(31.4%)、内蒙古(8.2%)、青海(7.8%)、广东(7%)。云南是我国目前探明铟伴生矿资源储藏最丰富的地区。
铟的再生资源主要有ITO靶材废料、半导体切磨抛废料、半导体废器件、含铟合金加工废料、腐蚀液、废催化剂、含铟废仪器、硒鼓、锗和硒整流器等。
1.2 铟的生产现状
中国是世界最大铟生产国,占全球供应量的80%。国内铟年产量在25 t以上的大型生产企业约有12家,主要的铟冶炼厂及其产能为:广西柳州华锡集团(80 t)、湘潭正坦(72 t)、株洲冶炼厂(60 t)、韶关冶炼厂、株洲经仕实业有限公司(40 t)、广西铟泰科技有限公司(30 t)、葫芦岛冶炼厂(25 t)、韶关锦源实业有限公司(25 t)。在再生铟方面,南京锗厂2005年产铟142t位居全国第一。
离子辅助反应蒸发技术室温制备ITO薄膜_喻志农
第27卷 第10期2007年10月北京理工大学学报
T ransactions of Beijing Institute of T echnolog y V ol.27 N o.10Oct.2007
文章编号:1001-0645(2007)10-0924-04
离子辅助反应蒸发技术室温制备ITO 薄膜
喻志农, 相龙锋, 薛唯, 王华清, 卢维强
(北京理工大学信息科学技术学院光电工程系,北京 100081)
摘 要:室温下利用离子辅助反应蒸发法在玻璃衬底上制备高透射比、低电阻率的IT O 透明导电薄膜.实验结果表明离子辅助蒸发可以有效地降低制备温度,提高薄膜的光电特性,薄膜具有明显的(222)择优取向,晶体粒子尺寸约为21nm;离子源屏压、通氧量及沉积速率是影响薄膜光电特性的主要因素.室温制备的IT O 薄膜电阻率为214@10-38#cm,可见光平均透射比大于82%.关键词:离子辅助反应蒸发技术;室温;I T O 薄膜中图分类号:O 48414 文献标识码:A
收稿日期:2007-05-10
基金项目:北京市自然科学基金资助项目(3063022);北京理工大学优秀青年教师资助计划(059852);北京理工大学基础研究基金资助项
目(200501F4220)
作者简介:喻志农(1968)),男,副教授,E -mail:znyu@bi .
Preparation of ITO Films Deposited at Room Temperature by
Ion Beam -Assisted Reactive Evaporation
半导体薄膜蒸发制备流程
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共蒸发法制备CIGS薄膜过程研究
一、课题的目的和意义
当前,人类社会赖以发展的能源近80%是不可
再生的化石能源。面对日益严重的能源危机和大
量使用化石能源所带来的环境污染,开发清洁的
可再生能源已成为人类必须解决且受到广泛关注
的问题。水能、风能、核能、地热能、太阳能等
都具有一定的发展空间,其中太阳能除了具备无
污染、用之不竭的基本特点外,相比其他清洁的
可再生能源,还具有地域限制小、能量来源简单
等特点,是最具希望的能源之一。
实现太阳能的实际利用,要求保证能量转换效率,且必须尽可能降低太阳能电池的制造成本。薄膜太阳能电池可以极大减少价格相对昂贵的半导体材料,同时电池材料制备和电池形成同时完成,节省了制作工序,故其在节约成本方面有较大优势。目前,薄膜太阳能电池有硅薄膜太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、有机薄膜太阳能电池等多种类别。本课题研究的CIGS 电池是一种多元化合物电池,相比而言,其具有成本低、性能稳定、抗辐射能力强、光电转换效率高的综合优势,是最有前途的太阳能电池之一。[1]
CIGS 电池的核心是铜铟镓硒薄膜,其制备目前主要有多元分步共蒸发法和金属预置层后硒化法两种技术路线,本课题围绕多元分布蒸发法的基本蒸发过程展开研究,力图探明影响蒸发过程的各种因素及其对蒸发过程造成影响的规律,给实际制备高质量的铜铟镓硒薄膜提出理论支持与指导,从而有效提高电池光电转换效率。由于未来可能的批量化生产将可能使用大面积的基底,在这种情况下需要综合考虑均匀度和产率两个因素,因此本课题还具有丰富的实际意义。
二、课题研究状况
从20世纪70年代起,CIGS 电池材料的研究在世界范围内获得迅速发展。以共蒸发法制造CIGS 电池,各个元素比例可以在蒸发过程中调节,薄膜材料晶相结构好。2006年,美国NREL 以共蒸发工艺研制的CIGS 单体电池转换效率达19.5%,已能够与硅光电池转换效率相比,创下了薄膜太阳电池的世界纪录。瑞典、日本、韩国的有关研究机构由此方
ito退火结晶的原理
ito退火结晶的原理
介绍
ITO(Indium Tin Oxide)是导电透明氧化物材料,广泛应用于电子设备中,如显
示屏、触摸屏、太阳能电池等。ITO的制备过程中,退火结晶是一个关键步骤。本
文将详细介绍ITO退火结晶的原理以及其重要性。
ITO退火结晶的概念
ITO薄膜的退火结晶是指通过在高温条件下对ITO薄膜进行热处理,使其形成晶粒,提高薄膜的电学和光学性能。退火结晶可以提高ITO薄膜的导电性能、透明性能、机械性能和稳定性。
ITO退火结晶的原理
ITO薄膜的结晶过程主要涉及晶界的生长、晶粒的长大和晶界的消失等基本过程。
具体来说,ITO薄膜退火结晶的原理包括以下几个方面:
晶界生长
在ITO退火结晶过程中,高温条件下晶界会发生生长,形成晶粒。晶界生长是ITO
退火结晶的基本过程之一,它使晶粒内部的结构得到完善,晶粒之间的连续性得到增强,从而提高了导电性能和光学性能。
晶粒长大
ITO薄膜的晶粒是由退火过程中原子或分子通过扩散聚集而形成的。在退火过程中,晶粒会逐渐长大,进一步提高ITO薄膜的结晶度和晶界的连续性。晶粒的长大过程也是形成完整ITO晶体结构的重要环节。
晶界消失
ITO薄膜的晶界主要是由于退火过程中形成的。晶界是晶体中不同晶粒之间的边界,它对ITO薄膜的导电性能和光学性能有着重要的影响。在ITO退火结晶过程中,晶
界会逐渐消失,使ITO薄膜呈现出更好的连续性和均匀性,提高了薄膜的导电和光学性能。
ITO退火结晶的过程
ITO退火结晶可以通过不同的退火工艺实现,主要包括氧化亚铟(In2O3)的蒸发法、离子束辅助沉积法、热退火法等。以下是一种常见的ITO退火结晶过程:
反应蒸发技术制备高性能In2O3和ITO薄膜
提供 参考 依据 。
遮挡 蒸 发 源 中 的杂质 ,防止 其在 未 达到 蒸 发条 件 时 已沉 积到 基 片表 面 , 影响 膜层质 量 。
T
G Y R & D
反应 蒸发技 术制备高性能I n 2 O3 和I TO薄膜
杨耀 虎 ( 天水 天光半 导体 有限 责任 公司 , 甘 肃天 水 7 4 1 0 9 9 )
摘 要 在真 空状 态 下 , 在 两个 石英 坩 埚 分 别装 入 纯 I n ,I n 、s n( W t = l 0 % )合金 , 并按 所 沉积 膜 的 种 类 ( I n , 0 或 I T O )将 某一石 英 坩埚 装入 加 热器 ,当真 空度 达 到要 求后 , 通 入 氧 气并 开启加 热 器 , 可 在玻 璃基 板 上制 备 I n , 0 或I T 0 薄膜 。制备 的 I T O 薄膜 的 方块 电阻为 1 O Q /口 , 可见 光 平均透 过率 ≥ 9 0 %, 制备的 I n , 0 薄膜 的 方块 电阻 为 3 5 Q /口 , 可 见 光平 均透过 率 ≥ 9 0 %。是 太 阳能光伏 产品及 显 示器件 导 电膜 的理 想选择 。 关键词 反应 蒸发 ; I n 2 0 薄膜 ; I T 0 薄膜 ; 方块电阻 ; 透过率 中图 分类号 : 0 4 7 2 文 献标 识码 : A 文章编 号 : 1 6 7 1 — 7 5 9 7( 2 0 1 4 )1 9 - 0 0 6 2 — 0 2
ITO薄膜
实习(调研)报告
一、 ITO薄膜的性能
氧化铟锡(ITO)薄膜是一种重参杂、高简并n型半导体氧化物薄膜,由于其具有低电阻率、抗擦伤、良好的化学稳定等优点[9],已经广泛应用于平板显示器、太阳能电池、汽车挡风玻璃以及电子屏蔽等诸多领域。是按照质量比为的比例为In2O3:SnO2=9:1的比例,在氧化铟中掺杂氧化锡,并采用一定的热处理工艺得到的一种超细粉体材料。该材料是一种型宽禁带半导体, 禁带宽度Eg=3.5eV, 禁带宽度值对应的波数为2.8×104cm-1,波长为365nm,已经在紫外线的范围内。用其制作的薄膜仃膜对可见光的透过率超过90%,对紫外线的吸收率大于85%,对红外线反射率大于70%。其晶体结构属于立方铁锰矿结构【1】。
二、 ITO薄膜的应用
IT O 薄膜具有优良的光电性能,对可见光的透过率达95%以上,对红外光的反射率70%,对紫外线的吸收率≥85%,对微波的衰减率≥85%,导电性和加工性能极好,硬度高且耐磨耐蚀,因而在工业上应用广泛,在高技术领域中起着重要作用。主要用途有:
2. 1用于平面显示
ITO薄膜的透明导电性及其良好的电极加工性能,所以它作为液晶显示器用的透明电极获得高速发展,约占功能膜的50%以上,例如液晶显示(LCD)、电致发光显示( ELD)、电致彩电显示(ECD)等。目前,在各类显示器中,LCD的产值仅次于显像管(CRT)。随着液晶显示器件的大面积化、高等级化和彩色化,LCD将超过CRT 成为显示器件中的主流产品。因而ITO 薄膜主要用于高清晰度的大型彩电、计算器、计算机显示器、液晶和电子发光屏幕等。
钙钛矿ito膜层制备方法
钙钛矿ito膜层制备方法
钙钛矿(ITO)膜层制备方法
引言:
钙钛矿(ITO)薄膜由于其优异的光电性能,在光电器件中具有广泛的应用前景。本文将介绍一种常见的钙钛矿(ITO)膜层制备方法,并详细阐述其步骤和关键技术。
一、材料准备
在制备钙钛矿(ITO)膜层之前,我们需要准备以下材料:
1. 钙钛矿(ITO)前驱体:一般为氧化铟和氧化锡的混合物。
2. 基底材料:常用的有玻璃、石英、硅等。
3. 有机溶剂:如乙醇、甲苯等,用于制备前驱体溶液。
4. 化学品:如乙酸、氨水等,用于调节溶液的pH值。
二、钙钛矿(ITO)膜层制备步骤
1. 清洗基底:先将基底材料进行超声清洗,去除表面的杂质和污垢,然后用去离子水冲洗干净,并用氮气吹干。
2. 制备前驱体溶液:将适量的氧化铟和氧化锡混合,加入适量的有机溶剂中,并添加少量的乙酸进行调节,搅拌均匀形成前驱体溶液。
3. 涂覆前驱体溶液:将制备好的前驱体溶液均匀涂覆在清洗干净的基底上,可以使用旋涂、喷涂、浸涂等方法进行涂覆。注意保持涂覆速度和厚度的控制,以获得均匀且适当厚度的膜层。
4. 热处理:将涂覆好的基底放入高温炉中,在一定的温度下进行热处理,使前驱体转变为钙钛矿(ITO)晶体。热处理过程中需要控制温度和时间,以实现晶体的形成和生长。
5. 冷却和退火:热处理结束后,将样品从高温炉中取出,让其自然冷却至室温。为了进一步提高膜层的结晶性和光电性能,可以进行退火处理。退火温度和时间需要根据具体要求进行调节。
6. 表面处理:通过机械抛光或化学处理等方法,对膜层表面进行处理,以提高其光学和电学性能。
ITO制作工艺讲解
触摸屏制造工艺实战与难点[二]ITO 图形制备工艺
[二]ITO 图形制备工艺
透明导电氧化物薄膜主要包括号In、Zn、Sb和Cd的氧化物及其复合多元氧化物薄膜材料,具有禁带宽、可见光谱区光透射率高
和电阻率低,对紫外线的吸收率大于85%,对红外线的反射率大
于70%等特性。透明导电薄膜以掺锡氧化铟(Indium TinOxinde)ITO为代表,广泛地应用于平板显示、太阳能电池、特殊功能窗
口涂层及其它光电器件领域,它的特性是当厚度降到1800埃(1埃=10-10米)以下时会突然变得透明,透光率为80%,再薄下去透光率反而下降,到300埃厚度时又上升到80%。ITO是所有电阻技术触屏及电容技术触摸屏都用到的主要材料,实际上电阻和电容技术触摸屏的工作面就是ITO涂层。
一、ITO的特性
ITO就是在In2O3里掺入Sn后,Sn元素可以代替In2O3晶格中的In元素而以SnO2的形式存在,因为In2O3中的In元素是三价,形成SnO2时将贡献一个电子到导带上,同时在一定的缺氧
状态下产生氧空穴,形成1020至1021cm-3的载流子浓度和10至30cm2/vs的迁移率。这个机理提供了在10-4Ω.cm数量级的低薄膜电阻率,所以ITO薄膜具有半导体的导
性能。
目前ITO膜层之电阻率一般在5*10-4左右,最好可达5*10-5,已接近金属的电阻率,在实际应用时,常以方块电阻来表征ITO
的导电性能,ITO膜之透过率和阻值分别由In2O3与Sn2O3之比例控制,增加氧化锢比例则可提高ITO之透过率,通常Sn2O3:In2O3=1:9因为氧化锡之厚度超过200?时,通常透明度已不够
ITO薄膜制备及特性
一、ITO薄膜的制备方法
薄膜的制备方法有多种,如磁控溅射沉积、真空蒸发沉积、溶胶- 凝胶和化学气相沉积法等
1.1磁控溅射法
磁控溅射法是目前工业上应用较广的镀膜方法。磁控溅射沉积可分为直流磁控溅射沉积和射频磁控溅射沉积,而直流磁控溅射沉积是当前发展最成熟的技术。该工艺的基本原理是在电场和磁场的作用下,被加速的高能粒子(Ar+)轰击铟锡合金(IT)靶材或氧化铟锡(ITO)靶材表面,能量交换后,靶材表面的原子脱离原晶格而逸出,溅射粒子沉积到基体表面与氧原子发生反应而生成氧化物薄膜HJ。
1.2真空蒸发法
真空蒸发镀膜法(简称真空蒸镀)是在真空室中,加热蒸发容器中待形成薄膜的原材料,使其原子或分子从表面气化逸出,形成蒸气流,入射到固体(称为衬底或基片)表面,凝结形成薄膜的方法。由于真空蒸发法或真空蒸镀法主要物理过程是通过加热蒸发材料而产生,所以又称为热蒸发法。按照蒸发源加热部件的不同,蒸发镀膜法可分为电阻蒸发、电子束蒸发、高频感应蒸发、电弧蒸发、激光蒸发法等。采用这种方法制造薄膜,已有几十年的历史,用途十分广泛。
1.3溶胶一凝胶(Sol—Gel)法
溶胶是指微小的固体颗粒悬浮分散在液相中,并且不停地进行布朗运动的体系。溶胶凝胶法制备涂层的基本原理是:以金属醇盐或无机盐为前驱体,溶于溶剂(水或有机溶剂)中形成均匀的溶液,溶质与溶剂产生水解或醇解反应,反应生成物聚集成几个纳米左右的粒子并形成溶胶,再以溶胶为原料对各种基材进行涂膜处理,溶胶膜经凝胶化及干燥处理后得到于凝胶膜,最后在一定的温度下烧结即得到所需的薄膜。
ito导电玻璃制备流程
ito导电玻璃制备流程
ITO导电玻璃制备流程是一种基于真空蒸镀技术的制备方法,其主要步骤包括以下几个方面:
1. 玻璃基片清洗:在制备ITO导电玻璃之前,需要对玻璃基片进行彻底的清洗,以去除表面的油污、灰尘等杂质。
2. 真空蒸镀金属氧化物:在真空环境下,将金属和氧气一同输入,使金属与氧气发生化学反应,生成金属氧化物,如氧化铟、氧化锡等。
3. 制备ITO导电层:将金属氧化物蒸镀到玻璃基片表面,形成ITO导电层。
4. 退火:将制备好的ITO导电玻璃进行退火处理,使其晶体结构更加完整,提高其导电性能。
5. 光刻:使用光刻技术制备导电图案,如电极、线路等。
6. 除膜:使用化学方法去除光刻胶膜,得到完整的ITO导电玻璃。
以上就是ITO导电玻璃制备流程的主要步骤。这种方法制备的ITO导电玻璃具有导电性能好、透明度高等优点,被广泛应用于液晶显示器、太阳能电池、触摸屏等领域。
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等离子体辅助电子束蒸发低温制备SiO_2纳光子薄膜
红 外 与 毫 米 波 学 报
J nrrd Mi i .Ifae l m.W a e l vs
V 1 O.N . o .3 o3
J n ,01 u e2 1
Ab ta t i ,n n p oo i f m Swi ey u e ea e so h t v l i .n n p o o is a d mi r ee t n c .P a ma s r c :S O a o h tn c i l i d l s d i t r a fp o o ot c a o h t nc n c o l cr i s 1 s — n h a o
摘 要 :i : SO 纳光 子薄膜 在光伏领域 、 纳光子和微 电子学领域 里有着广 泛的应用. 采用 等离子体辅助 电子束蒸发 方法 在低 温条件下制备 SO / i i S 纳光子 薄膜样 品, 通过椭 圆偏振 光谱 分析法研究薄膜光学性质 随 3种工 艺条 件( 生长速
率、 衬底 温度和射频等离 子辅助 功率) 的变化规律 , 获得 了薄膜 的机械 、 化学和 光学性 能优于传 统方 法的纳光 子薄
等 离子 体 辅 助 电子 束 蒸 发 低 温 制 备 SO2纳 光 子 薄 膜 i
制备tio2薄膜的方法
制备tio2薄膜的方法
制备TiO2薄膜的方法有多种,以下列举几种常见的方法:
1. 溶液法:将含有TiO2前体的溶液在基板上喷涂、浸涂或旋涂,然后通过烘干和烧结等步骤形成薄膜。常用的前体有钛酸酯、钛酸铁、钛酸盐等。
2. 气相法:通过热蒸发、溅射、磁控溅射等方法,在高温下使TiO2原子或分子气化并沉积在基板上形成薄膜。
3. 热氧化法:将Ti基板在高温氧气环境中进行氧化处理,使其表面形成一层TiO2薄膜。
4. 水热法:将含有Ti离子的溶液在高温、高压水热条件下进行反应,生成TiO2纳米晶体,并在基板上形成薄膜。
5. 电化学沉积法:通过电化学反应,在电解液中控制电流密度和电位来使TiO2沉积在电极上形成薄膜。
以上是一些常见的制备TiO2薄膜的方法,具体选择哪种方法取决于实际需求和研究目的。
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第27卷 第10期2007年10月北京理工大学学报
T ransactions of Beijing Institute of T echnolog y V ol.27 N o.10Oct.2007
文章编号:1001-0645(2007)10-0924-04
离子辅助反应蒸发技术室温制备ITO 薄膜
喻志农, 相龙锋, 薛唯, 王华清, 卢维强
(北京理工大学信息科学技术学院光电工程系,北京 100081)
摘 要:室温下利用离子辅助反应蒸发法在玻璃衬底上制备高透射比、低电阻率的IT O 透明导电薄膜.实验结果表明离子辅助蒸发可以有效地降低制备温度,提高薄膜的光电特性,薄膜具有明显的(222)择优取向,晶体粒子尺寸约为21nm;离子源屏压、通氧量及沉积速率是影响薄膜光电特性的主要因素.室温制备的IT O 薄膜电阻率为214@10-38#cm,可见光平均透射比大于82%.关键词:离子辅助反应蒸发技术;室温;I T O 薄膜中图分类号:O 48414 文献标识码:A
收稿日期:2007-05-10
基金项目:北京市自然科学基金资助项目(3063022);北京理工大学优秀青年教师资助计划(059852);北京理工大学基础研究基金资助项
目(200501F4220)
作者简介:喻志农(1968)),男,副教授,E -mail:znyu@bi .
Preparation of ITO Films Deposited at Room Temperature by
Ion Beam -Assisted Reactive Evaporation
YU Zh-i nong, XIANG Long -feng, XUE Wei, WANG Hua -qing, LU We -i qiang
(Department of Optical Engineering,School of Info rmat ion Science and T echno logy,Beijing I nst itute of T echnolog y,
Beijing 100081,China)
Abstract :ITO films w ith hig h transm ission and low resistiv ity have been prepared on glass substrate
by ion beam -assisted reactive evaporation at room temperature.Ex perimental results show ed that the deposition temperature can be decreased effectively and the photoelectric properties can be improved.T he deposited films are polycrystalline with a preferred orientation of (222)and the size of crystal particle is about 21nm.Oxyg en flux ,evaporation rate and ion energ y are the chief factors that affect the opto -electric properties of ITO films.Films w ith a resistivity as low as 214@10-3
8#cm and the
transmittance of above 82%in the visible range have been deposited at room temperature.
Key words :ion beam -assisted reactive deposition;room temperature;ITO films IT O 薄膜是一种宽禁带、n 型掺杂半导体材料,由于ITO 薄膜在可见光区具有高的光谱透射比,同时具有良好的电学性能而被广泛地应用于各种光电器件中.例如:LCD 、TFEL 等平板显示器件,太阳能电池和灵巧窗等方面.利用ITO 薄膜对红外线有很高的反射比,用来制备防辐射玻璃.利用其在射频区同样具有很高的反射能力,用来作为优良的电磁屏蔽材料
[1]
.
目前对于ITO 薄膜有很多种制备方法[2-
3]
例
如溅射、真空蒸发和化学气相沉积等,在耐高温的玻璃基片上高温加热(250~300e )或高温处理能够制备出高可见光透射比(90%)、低电阻率的ITO 薄
膜.然而对于一些平板显示器件,IT O 必须在低温下制备,例如在彩色滤色片上制备ITO 薄膜,由于滤色片材料为树脂,耐热性比较差,一般要求低于200e .当使用不耐高温的有机玻璃或柔性材料作
衬底时,不可以使用高温沉积ITO 膜,如制备非晶T FT 有源LCD,OLED 时,必须在低温下制备ITO.对于OLED 器件,用作阳极的ITO 必须在低温下直接沉积在有机层上,这样的制作过程不会破坏有机层,所以近年来低温成膜技术成为一个新的研究热点.
离子辅助沉积技术(ion beam assisted depos-i
tion,IBAD)是一种新型的镀膜技术,其特点是在气相沉积的同时,用高能离子轰击基体或薄膜,这种把离子辅助与反应蒸发法结合起来的镀膜技术能够实现低温成膜,改善薄膜的微观结构、力学性能并提高薄膜和基体结合力,提高薄膜的综合性能.
作者利用离子辅助反应蒸发法在室温条件下制备高性能的透明导电薄膜,讨论实验制备工艺参数对薄膜性能的影响及分析薄膜的光电特性.
1 实 验
111 制备装置及测试设备
实验装置如图1所示,采用ZZSX -800ZA 型全自动真空镀膜机,离子源采用考夫曼(Kaufman)离子源.利用钼制蒸发舟加热铟锡合金(纯度为99199%),其中锡的质量分数为10%.采用椭圆偏振仪测量其厚度和折射率;利用分光光度计测量其光谱透射比;利用XX -2型方阻仪测量其方块电阻;利用X 射线衍射仪分析其结晶性
.
图1 实验设备的结构
Fig.1 Structure of experimental apparatus
112 制备工艺
首先将氩气和氧气按照一定的比例充入考夫曼离子源中,在离子源中产生氩离子和氧离子.在薄膜沉积前首先进行离子轰击清洗,然后在氧离子和氩离子的辅助下制备IT O,实验过程中本底真空度
为10-3Pa,工作真空度保持在10-2Pa.在实验中利用晶振片控制蒸发速率,并用光控辅助监控其透射比的变化,并为下一次参数的调节方向提供参考[4]
.在实验中主要调节的工艺参数有:离子源屏压、离子源束流、蒸发速率、充氧速率、氧气和氩气的比例.薄膜的厚度保持170nm.
2 结果与讨论
通过系列的正交实验分析得知,离子源屏压、通氧量及沉积速率是影响ITO 薄膜光电特性的主要因素.
211 离子源屏压对薄膜性能的影响
离子的能量以离子源的屏极工作电压为参考,通过调节屏压来调节离子的能量.图2显示了不同的离子源屏压V 获得的ITO 薄膜方块电阻.样品的方块电阻阻值随离子能量的增加从1368(360V)降到768(380V),然后又升到1308(410V).当离子的能量比较低时由于低温沉积(23e 左右)的条件,ITO 薄膜存在很多的结构缺陷,此时方块电阻比较大,随着离子能量的增大,离子轰击引起的能量交换和动量传递不断加强,基片表面的原子或原子簇获得用来克服势垒的能量越来越大,表面的迁移率得到提高进而获得结构规整的薄膜,ITO 薄膜的结构缺陷逐渐减少,利于形成亚晶粒和多晶粒的结构,从而电子陷阱的数目减少,电阻率降低.但随着离子能量的提高,高能量的离子将已经沉积薄膜的表面原子重新轰击出来,从而导致薄膜的缺陷增多,使薄膜的方块电阻增大[5].当屏极电压在360~410V 之间时,平均透射比大于82%.需要指出的是当离子束电压低于360V 时,制备的簿膜透射比较低,失去了透明导电薄膜的意义,因此离子源屏压取值应在360V 以上
.
图2 ITO 薄膜方块电阻随离子源屏压的变化Fig.2 S heet resistan ce of IT O films vs the ionic voltage
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第10期 喻志农等:离子辅助反应蒸发技术室温制备I T O 薄膜