氧化铟锡薄膜熔化阈值

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ITO(氧化铟锡)

ITO(氧化铟锡)
氧化铟锡薄膜最通常是用电子束蒸发、物理气相沉积、或者一些溅射沉积技术的方法沉积到表面。
因为铟的价格高昂和供应受限、ITO层的脆弱和柔韧性的缺乏、以及昂贵的层沉积要求真空,其它取代物正被设法寻找。碳纳米管导电镀膜是一种有前景的替代品。这类镀膜正在被Eikos发展成为廉价、力学上更为健壮的ITO替代品。PEDOT和PEDOT:PSS已经被爱克发和H.C. Starck制造出来.PEDOT:PSS层已经进入应用阶段(但它也有当暴露与紫外辐射下时它会降解以及一些其他的缺点)。别的可能性包括诸如铝-参杂的锌氧化物。
氧化铟锡
氧化铟锡(ITO,或者掺锡氧化铟)是一种铟(III族)氧化物(In2O3) and锡(IV族)氧化物(SnO2)的混合物,通常质量比为90%In2O3,10% SnO2。它在薄膜状时,透明,略显茶色。在块状态时,它呈黄偏灰色。
氧化铟锡主要的特性是其电学传导和光学透明的组合。然而,薄膜沉积中需要作出妥协,因为高浓度电荷载流子将会增加材料的电导率,但会降低它的透明度。
使用
ITO主要用于制作液晶显示器、平板显示器、能电池、和抗静电镀膜还有EMI屏蔽的透明传导镀膜。
ITO也被用于各种光学镀膜,最值得注意的有建筑学中红外线-反射镀膜(热镜)、汽车、还有钠蒸汽灯玻璃等。别的应用包括气体传感器、抗反射膜、和用于VCSEL激光器的布拉格反射器。
ITO薄膜应力规可以在高于1400°C及严酷的环境中是用,例如气体涡轮、喷气引擎、还有火箭引擎

氧化铟锡cas号

氧化铟锡cas号

氧化铟锡cas号氧化铟锡(Indium Tin Oxide,ITO)是一种广泛应用于透明导电薄膜的材料,其CAS号为50926-11-9。

本文将介绍氧化铟锡的化学性质、物理性质、制备方法以及应用领域等方面的内容。

一、化学性质氧化铟锡是由铟和锡两种金属元素与氧元素形成的化合物。

化学式为In2O3-SnO2,其中铟和锡的摩尔比例可以根据需要进行调整。

氧化铟锡具有良好的化学稳定性,在常温下不溶于水和大多数有机溶剂。

二、物理性质氧化铟锡是一种无色透明的固体,具有良好的光学和电学性能。

其具有较高的折射率和透过率,可用于制备高透过率的透明导电薄膜。

此外,氧化铟锡还具有一定的导电性,可以在薄膜表面形成导电层。

三、制备方法氧化铟锡的制备方法主要包括物理气相沉积和溶液法两种。

物理气相沉积方法通常采用磁控溅射或热蒸发等技术,将铟和锡金属靶材加热至一定温度,使其蒸发并在基底上沉积形成氧化铟锡薄膜。

溶液法则是将铟和锡的化合物溶解在适当的溶剂中,通过溶液旋涂、喷涂等方法制备氧化铟锡薄膜。

四、应用领域氧化铟锡薄膜具有优异的透明导电性能,因此在电子、光电、光学等领域具有广泛的应用。

其中最常见的应用是在显示器件中作为透明电极材料,如液晶显示器、有机发光二极管(OLED)等。

此外,氧化铟锡还可以用于太阳能电池、触摸屏、防晒玻璃、电磁屏蔽等领域。

总结:氧化铟锡(ITO)是一种重要的透明导电薄膜材料,具有优异的光学和电学性能。

它的制备方法多样,可以通过物理气相沉积或溶液法来制备。

由于其良好的透明导电性能,氧化铟锡在显示器件、太阳能电池、触摸屏等领域有着广泛的应用。

随着科技的不断发展,氧化铟锡的应用前景将会更加广阔。

氧化铟锡薄膜之机光电性质分析

氧化铟锡薄膜之机光电性质分析
聖約翰學報 第二十五期 氧化銦錫薄膜之機光電性質分析
氧化銦錫薄膜之機光電性質分析
On Mechanical and Optoelectric Properties of ITO Thin Films
蔡發達
1
張瑞慶
2
Fa-Da Tsai 聖約翰科技大學 自動化及機電整合研究所
Ruei-Ching Chang 聖約翰科技大學 機械與電腦輔助工程系
法之一。RF / DC Sputter其膜質緻密度、粗糙度以及 附著性均佳,在室溫的條件下即可進行沉積,故可 以搭配塑膠基材的製程。濺鍍的材料利用 In 和 Sn 的 合金製作成靶材或使用相對密度為 99 % 以上,不同 比例的In2O3及SnO 2氧化物結合之靶材,薄膜會有低 電阻率、表面均勻性較佳等特性,但所需的成本提 高。當ITO薄膜在電性與光性達一定品質時開始有相 關改良與增加其光電特性之研究【28-29】,其探討 均以電性與光性為主,且少有針對ITO薄膜之機械性 質與磨耗特性研究之文章,因此本實驗以機械性質 為出發點,對ITO薄膜進行實驗,探討楊氏係數(E)、 硬度(H)、磨耗強度與磨擦係數。磨耗強度與磨擦係 數的實驗結果期許能為觸控式面板(Touch Panel)發生 導電不良原因能有所助益。
2
聖約翰學報 第二十五期 氧化銦錫薄膜之機光電性質分析
A = 24.5hc2
(2.1.1)
而當尖端鈍化導致與原來形狀有所偏差時就須 對下列方程式(2.1.2)做校正。
非常適合量測材料在奈米尺度下的磨耗性質量測。 而藉由儀器偵測到的正向負載與側向負載可進階計 算出摩擦係數,其計算試片的摩擦係數 f ,則實際 關係如 (2.2.1) 式所示,其中 P x 為側向力、 P z 為正向 力。

氧化铟锡薄膜材料制备及其光电特性研究

氧化铟锡薄膜材料制备及其光电特性研究

氧化铟锡薄膜材料制备及其光电特性研究高玉伟;张丽丽;周炳卿;张林睿;张龙龙【摘要】The Sn doped In2 O 3 thin films were prepared on the glass substrates by sol-gel and rotating film method with InCl3 ·4H 2 O andSnCl4 ·5 H 2 O.The effects of blending tin concentration coating layer,heat-treatment temperature and time on the optical and electrical properties of ITO thin films were investigated.The experimental results show that the square resistance and the transmission rate of ITO thin film are related to the blending tin concentration,coating layer,heat-treatment temperature and time. And the best blending tin concentration is12wt%,heat treatment temperature and time are 450 ℃ and 60 min,the coating layer is 6,respectively.The square resistance of ITO thin film is185Ω/□and the tran smission rate is 91.25%.%采用溶胶-凝胶旋转涂膜法,以InCl3·4H 2 O 和SnCl4·5 H 2 O 为前驱物在玻璃基片上制备了氧化铟锡(ITO)薄膜材料,研究掺锡浓度、涂膜层数、热处理温度和热处理时间等工艺条件对 ITO 薄膜光电特性的影响.实验结果表明,ITO 薄膜的方块电阻和可见光透射率都与掺锡浓度、涂膜层数、热处理温度和时间等因素有关,最佳参数为锡掺杂量12wt%,热处理温度和时间分别为450℃和1 h,薄膜层数为6层.最佳 ITO 薄膜的方块电阻为185Ω/□,可见光平均透射率为91.25%.【期刊名称】《内蒙古师范大学学报(自然科学汉文版)》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】5页(P290-294)【关键词】溶胶-凝胶法;ITO 薄膜;方块电阻;透射率;光电性能【作者】高玉伟;张丽丽;周炳卿;张林睿;张龙龙【作者单位】内蒙古师范大学物理与电子信息学院,内蒙古呼和浩特 010022;内蒙古师范大学物理与电子信息学院,内蒙古呼和浩特 010022;内蒙古师范大学物理与电子信息学院,内蒙古呼和浩特 010022;内蒙古师范大学物理与电子信息学院,内蒙古呼和浩特 010022;内蒙古师范大学物理与电子信息学院,内蒙古呼和浩特 010022【正文语种】中文【中图分类】TN304.055氧化铟锡(ITO)薄膜是一种重掺杂、高简并的n型半导体,载流子浓度1021/cm3,电导率可达104/(Ω·cm),对可见光和红外光的透射率分别在90%和85%以上,具有优良的光电性能[1].ITO薄膜的制备方法有很多,其中溶胶-凝胶法具有设备成本低、工艺简单、原材料价格低廉等优点,并且可以大面积成膜[2].本文采用溶胶-凝胶工艺,以In和Sn的氯化物为原料制备前驱液,采用旋转涂膜法在普通玻璃基底上制备ITO薄膜,运用四探针测试仪、紫外-可见光分光光度计、X射线衍射仪和扫描电镜等设备对所制备的样品进行表征,分析影响ITO薄膜光电性能的因素.1 实验首先用去离子水、H2O2和浓H2SO4(H2O2和浓H2SO4的用量为1∶1)将普通玻璃片煮沸,并持续10~15min;然后再用去离子水煮沸,并持续10min左右;最后在超声波清洗器中分别用丙酮和无水乙醇将处理过的玻璃片震荡清洗5min,烘干备用.称取一定量InCl3·4H2O和SnCl4·5H2O粉末,将InCl3·4H2O溶于无水乙醇中得到溶液A,将SnCl4·5H2O溶于无水乙醇得到溶液B,然后将A和B溶液混合并加入一定量去离子水得到溶液C.最后将溶液C放在磁力搅拌器中在常温状态下搅拌7~8h,在室温下静置48h,备用.将KW-4A型匀胶机的转速调为1 200r/min,旋转时间为30s,然后将已经处理好的玻璃片固定在匀胶机上旋转涂膜,每涂完一层将玻璃片置于电热恒温干燥箱内,在150℃下干燥处理10min后,继续涂膜下一层,直至达到所需的层数.最后,将涂好的薄膜放在卧式电阻炉内分别在300,400,450,500℃环境中退火,得到ITO薄膜.2 实验结果与分析2.1 ITO薄膜的物相结构使用X/Pert-MPD(Philips)衍射仪测量ITO薄膜的物相结构,图1是掺锡量为12wt%,经过6次涂膜,退火温度分别为300,400,450,500℃条件下热处理1h时,制得的ITO薄膜XRD图谱.由图1可知,在300℃下热处理制备的ITO 薄膜没有出现明显的衍射峰,这是因为热处理温度较低时,在基片上沉积的颗粒为非晶体,使薄膜结构存在很多缺陷.随着热处理温度的增加,ITO薄膜(222)晶向的衍射峰增强,这说明薄膜在<111>方向上择优生长,且晶化特征明显.对比标准PDF卡片可知,ITO薄膜的XRD图谱中各晶向的衍射峰从左到右分别与In2O3的(211),(222),(400),(440),(622)晶向的特征峰相对应,这表明热处理后的薄膜结构为立方相In2O3结构.另外,图谱中各晶向的衍射峰中并没有发现Sn元素的衍射峰,这说明Sn是以代替In晶格位置的掺杂剂形式存在于In2O3的晶格结构中[3].由Scherrer公式可以近似求出样品的平均晶粒其中K为形状因子,一般取0.98,β为衍射峰的半高宽,θ为Bragg角,λ为X射线波长(λ=0.154nm).表1为图1相应的ITO薄膜(222)晶向的平均晶粒度,从表1中可以看出薄膜的平均晶粒尺寸随着热处理温度的增高而增大,这可图1 热处理温度对ITO薄膜XRD的影响Fig.1Effect of ITO thin film XRD on heat treatment temperature能是因为随着热处理温度的增加,晶粒间的黏附和内聚力增大,从而使薄膜的晶粒增大.2.2 ITO薄膜的表面形貌利用SU8010型扫描电子显微镜对ITO薄膜样品的表面形貌进行测试,图2是经6次涂膜制得的ITO薄膜表面形貌图,其中掺锡浓度为12wt%,热处理温度和时间分别为450℃和60min.从图2可以看出,ITO薄膜的表面比较平整,晶粒形貌也比较明显,晶粒均匀分布,晶粒尺寸为40~80nm.表1 不同热处理温度下ITO薄膜的平均晶粒度Tab.1Average grain size of ITO thin films with differentheat-treatment temperature特征峰2θ/(°)热处理温度/℃ D/nm 30.749 400 46.454 1 30.731 450 55.035 5 30.731 500 60.59 582.3 ITO薄膜的光学特性光谱特性是衡量ITO薄膜材料的重要指标,实验采用UV-2550紫外-可见光分光光度计(日本岛津)分别对不同条件下制得的ITO薄膜样品,在波长为300~800nm时进行透射光谱的测量.图3是经6次涂膜制备的ITO薄膜在可见光区550nm处的透射光谱图,其中掺锡量分别为10,11,12,13,1520wt%,热处理温度和时间分别为450℃和1h.由图3可以看出,ITO薄膜的透射率随着掺锡量的增加而减小,掺锡量小于13wt%时,薄膜的透射率下降趋势比较缓慢,掺锡量大于13wt%时,薄膜的透射率开始急剧下降.这是由于随着掺锡量的增加,ITO薄膜透射区的下限波长变短(频率下限增大),光吸收向短波长方向移动,且光吸收的波长范围接近可见光区范围,使薄膜可见光透射区域变窄[4],从而使薄膜在可见光区的透射率随着掺锡量的增加而减小.图4是经6次涂膜制备的ITO薄膜在可见光区550nm处的透射光谱图,其中掺锡量为12wt%,热处理温度分别为300,400,450,500℃,热处理时间为1h.由图4可以看出,ITO薄膜的透射率随热处理温度的升高而增加,这是因为随着热处理温度的升高,薄膜的致密性提高,使透射率增加.图2 ITO薄膜的SEM图谱Fig.2SEM atlas of ITO thin film图3 不同掺杂浓度对ITO透射率的影响Fig.3Influence of ITO transmission rate about different doping concentration图4 不同退火温度对ITO透射率的影响Fig.4Influence of ITO transmission rate about different heat-treatment temperature图5 是经6次涂膜制备的ITO薄膜在可见光区550nm处的透射光谱图,其中掺锡量为12wt%,热处理温度为450℃,热处理时间分别为0.5,1,1.5,2h.由图5可知,热处理时间小于1h时,随着热处理时间的增加,ITO薄膜的透射率逐渐增加;热处理时间为1h时,薄膜的透射率达到最高值为91.25%;热处理时间超过1h后,薄膜的透射率又开始降低.这是因为热处理时间比较短时,ITO凝胶不能完全分解,其内部含有较多的有机溶剂,因此其透射率比较低;随着时间的延长,ITO凝胶开始逐渐分解,因此其透射率也越来越高;当热处理时间继续延长时,ITO的颗粒逐渐长大,使透射率开始下降,影响ITO薄膜的使用性能[5].图6是涂膜层数分别为4,5,6,8,10层制备的ITO薄膜在可见光区550nm 处的透射光谱图,其中掺锡量为12wt%,热处理温度为450℃,热处理时间为1h.由图6可以看出,ITO薄膜的透射率随着涂膜层数的增加而降低,这是因为光强度随薄膜厚度的增加满足指数衰减规律[6].图5 不同退火时间对ITO透射率的影响Fig.5Influence of ITO transmission rate about different heat-treatment time图6 不同镀膜层数对ITO透射率的影响Fig.6Influence of ITO transmission rate about different coating layer2.4 ITO薄膜的电学特性电学特性是衡量ITO薄膜材料的另一个重要指标,实验采用ST-21型四探针方块电阻测试仪对薄膜的方块电阻进行测量.图7是经6次涂膜制备的ITO薄膜方块电阻图谱,其中掺锡量为12wt%,热处理温度分别为300,400,450,500℃,热处理时间为1h.由图7可知,热处理温度较低时,ITO薄膜的方阻较高,且薄膜的方阻随着热处理温度的增加直线下降,出现这种现象的原因有两个:一是随着热处理温度的提高,ITO薄膜的晶化特征越来越明显,提高了薄膜的结晶度,而薄膜载流子的迁移随着薄膜结晶度的提高而增加,从而使薄膜的方块电阻减小;二是随着热处理温度的提高,薄膜中的氧原子出现了离开原晶格而形成氧空位的趋势,而薄膜中载流子浓度随着氧空位浓度的增加而增加,从而使薄膜的方块电阻降低.当热处理温度高于450℃后,ITO薄膜方阻由减小转为增加,这是由于热处理温度的增高促进薄膜中的SnO2分解成SnO,Sn由+4价减小到+2价,从而减少了由于掺Sn而提供的载流子浓度,同时由于热处理温度进一步的升高,导致薄膜中In2O3也有向InO分解的趋势,这两种原因都会导致薄膜的方块电阻升高.图7 退火温度对ITO方块电阻的影响Fig.7Influence of ITO square resistance about heat-treatment temperature图8 退火时间对ITO方块电阻的影响Fig.8Influence of ITO square resistance about heat-treatment time图8 是经6次涂膜制备的ITO薄膜方块电阻图谱,其中掺锡量为12wt%,热处理温度为450℃,热处理时间分别为30,60,90,120min.由图8可知,ITO薄膜的方阻随着热处理时间的增加而迅速减小,热处理时间超过1h后,ITO薄膜方阻随着热处理时间的增加而缓慢上升.这是因为随着热处理时间的延长,一方面,ITO 薄膜的晶化程度越来越高,In的晶格位置被所掺入的Sn所取代,从而提供电子使载流子浓度增加,薄膜的方块电阻下降;另一方面,ITO薄膜致密性提高,使得表面比较平整,空位和空洞都逐渐减少,从而减少了因薄膜不均匀和晶界对导电电子造成的散射,使薄膜的方块电阻降低.但如果继续延长热处理时间并超过60min后,薄膜表面出现龟裂,导致薄膜的性能严重变差,从而使薄膜的方块电阻由减小转为增大[7].图9是经6次涂膜制备的ITO薄膜方块电阻图谱,其中掺锡量分别为10,11,12,13,15,20wt%,热处理温度为450℃,热处理时间为1h.由图9可看出,掺锡量小于12wt%时,薄膜的方块电阻随着掺杂浓度的增大而减小;掺锡量为12wt%时,ITO薄膜的方块电阻达到最低值为185Ω/□.这是因为掺锡量较小时,属于一种施主掺杂,由于Sn4+与In3+的离子半径比较接近,所以Sn4+很容易将In2O3晶格中In3+的位置替换,而+3价的铟离子被+4价的锡离子替代后会使薄膜中自由电子增多,从而使自由载流子浓度迅速增加,电阻迅速降低;而掺锡量大于12wt%时,ITO薄膜的方块电阻随着掺杂浓度的增大而增大,一是因为随着锡含量的增加,只有部分锡原子取代铟的晶格位置,当掺锡浓度高时,锡离子相互之间会靠的比较近,相邻的一个4价锡离子会倾向于变成2价锡离子,两者通过静电力作用联系在一起,而这些锡离子是不会对导电能力起作用的[8],二是由于Sn离子过量掺杂后,会以一种晶格缺陷形式存在,加强了对电子的散射作用,过量的掺杂还会导致晶格发生畸变,使电子的迁移率减小,从而降低了薄膜的导电性能[9].图10 退火时间对ITO方块电阻的影响Fig.10Influence of ITO squareresistance about coating layer图9 掺锡浓度对ITO方块电阻的影响Fig.9Influence of ITO square resistance about doping concentration图10是涂膜层数分别为4,5,6,8,10层制备的ITO薄膜的方块电阻图谱,其中掺锡量为12wt%,热处理温度为450℃,热处理时间为1h.由图10可知,ITO 薄膜的方块电阻随着镀膜层数的增加而降低,而镀膜层数超过6层后方块电阻降低缓慢.这是因为第1次涂膜时,溶胶是在玻璃基底上镀膜,从第2层开始,溶胶是在上一层薄膜上镀膜,由于溶胶在玻璃基底上的润湿性不如在薄膜上的润湿性好,从而使薄膜中产生大量的微观缺陷和空洞,薄膜的致密度较低,所以薄膜层数较少时方块电阻迅速下降;随着薄膜的层数进一步增多,虽然增大薄膜厚度会增加导电面积,但是这一因素对降低薄膜电阻的作用并不显著[10],反而会使透光率有所降低.3 小结采用溶胶-凝胶法制备ITO薄膜,研究了掺锡浓度、涂膜层数、热处理温度和热处理时间等工艺条件对ITO薄膜光电特性的影响.实验结果表明,ITO薄膜的方块电阻和可见光透射率与掺锡浓度、涂膜层数、热处理温度和时间等因素有关,且最佳参数为锡掺杂量为12wt%,热处理温度和时间分别为450℃和1h,薄膜层数为6层.最佳ITO薄膜的方块电阻为185Ω/□,可见光平均透射率为91.25%.参考文献:[1]胡丙森,王剑峰,马春华,等.液晶显示器用ITO透明导电膜技术现状[J].真空科学与技术,1995,15(2):135-139.[2]李芝华,任冬燕.溶胶凝胶法制备ITO透明导电薄膜的工艺研究[J].材料科学与工艺,2006,14(2):174-177.[3]潘洪涛,周炳卿,陈霞,等.溶胶-凝胶法制备ITO薄膜及其光电特性的研究[J].内蒙古师范大学学报:自然科学汉文版,2008,37(5):619-623. [4]孟扬,扬锡良,陈华仙,等.高价态差掺杂氧化物透明导电薄膜的研究[J].光电子技术,2001,21(1):17-24.[5]于忠玺,高善民,张江,等.溶胶-凝胶法制备ITO薄膜的光电性能研究[J].纳米材料与结构,2007(5):241-245.[6]刘恩科,朱秉升,罗晋生.半导体物理学[M].北京:国防工业出版社,1994:253-255.[7]高美珍,辛科,张峰,等.热处理时间对溶胶-凝胶法制备ITO薄膜的结构、形貌和性质的影响[J].材料导报,2009,23(1):87-90.[8]宣鑫科,陶佰睿,张健,等.基于溶胶凝胶法ITO薄膜材料的制备与表征[J].齐齐哈尔大学学报,2010,26(3):45-47.[9]袁红梅,林祖伦,陈文彬,等.溶胶-凝胶法制备ITO薄膜及其光电性能的研究[J].电子器件,2010,33(1):5-9.[10]刁庚秀,陈文彬.ITO薄膜的溶胶-凝胶法制备[J].光电子技术,2004,24(4):249-253.。

氧化铟锡作用

氧化铟锡作用

氧化铟锡作用一、引言氧化铟锡(ITO)是一种广泛应用于透明导电领域的材料,其具有优异的光学和电学性能。

自20世纪70年代以来,ITO已经成为平板显示器、智能手机、液晶显示器等电子产品中最重要的透明导电材料之一。

本文将从ITO的基本性质、制备方法、应用领域和未来发展方向等方面进行详细阐述。

二、ITO的基本性质1.光学性能ITO具有高透过率和低反射率的特点,其可见光透过率可达80%-90%,且随着薄膜厚度增加而减小。

在近红外波段(700-2500nm),ITO具有较高的透过率,可达70%以上。

此外,ITO还具有较好的抗紫外线和耐腐蚀性能。

2.电学性能ITO具有良好的导电性能,其电阻率在10-4到10-3Ω·cm之间,因此被广泛应用于透明导电领域。

此外,ITO还具有较高的载流子迁移率和较低的载流子浓度。

3.热稳定性在高温下,ITO薄膜的电学性能不会发生明显的变化,因此可以在高温环境下使用。

三、ITO的制备方法1.物理气相沉积法物理气相沉积法是一种常用的ITO制备方法。

其基本原理是将ITO靶材加热至高温,使靶材表面发生蒸发,然后通过惰性气体(如氩气)将蒸汽输送到基底上进行沉积。

该方法可以得到较高质量的ITO薄膜,但成本较高。

2.化学气相沉积法化学气相沉积法是一种易于控制且成本较低的ITO制备方法。

其基本原理是将ITO前驱体(如铟酸盐和锡酸盐)溶解在有机溶剂中,然后通过喷雾或旋涂等方式将溶液喷洒或涂布到基底上,在高温下使前驱体分解形成ITO薄膜。

3.溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种简单易行、成本低廉的ITO制备方法。

其基本原理是将铟和锡盐以及有机酸等溶解在有机溶剂中,形成溶胶,然后通过热处理和凝胶化过程得到ITO薄膜。

四、ITO的应用领域1.平板显示器平板显示器是ITO最主要的应用领域之一。

ITO作为液晶显示器中透明电极的材料,可以实现液晶分子的定向排列和电场控制,从而实现图像的显示。

2.智能手机智能手机是ITO另一个重要的应用领域。

光学功能薄膜 铟锡氧化物(ito)镀膜用高温保护膜 标准

光学功能薄膜 铟锡氧化物(ito)镀膜用高温保护膜 标准

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光学功能薄膜 铟锡氧化物(ito)镀膜用高温保护膜 标准

光学功能薄膜 铟锡氧化物(ito)镀膜用高温保护膜 标准

光学功能薄膜铟锡氧化物(ito)镀膜用高温保护膜
标准
光学功能薄膜,听起来就很高大上,其实它就像是我们手机屏幕上的那层保护膜,只不过它的作用更大更强大。

今天我们就要来聊聊这层神奇的膜——铟锡氧化物(ito)
镀膜用高温保护膜。

让我们来了解一下什么是铟锡氧化物(ito)。

简单来说,它就是一种金属氧化物,由铟和锡组成。

这种氧化物在高温下具有很好的稳定性和耐腐蚀性,因此被广泛应用于各种工业领域。

而在光学领域,它则可以用来制作高质量的光学功能薄膜。

为什么我们需要使用铟锡氧化物(ito)镀膜用高温保护膜呢?原因很简单,因为这种膜可以有效地保护我们的光学设备免受损坏。

比如说,在高温环境下工作时,如果没有这层保护膜的话,光学设备的表面很容易受到腐蚀和磨损,从而影响其性能和寿命。

但是有了这层保护膜之后,情况就完全不同了——它可以有效地隔绝氧气和水分的侵入,防止光学设备受到氧化和腐蚀的影响,从而延长其使用寿命。

要想制作出高质量的铟锡氧化物(ito)镀膜用高温保护膜并不是一件容易的事情。

这需要我们在生产过程中严格控制每一个环节的质量,确保每一层膜都能达到最佳的效果。

我们还需要不断地进行研发和创新,以满足市场对于高品质光学功能薄膜的需求。

铟锡氧化物(ito)镀膜用高温保护膜虽然看起来很神秘很高大上,但其实它的作用非常重要。

只有通过不断地研发和创新,才能制作出更加优质、高效的光学功能薄膜,为人们的生产和生活带来更多的便利和效益。

氧化铟锡薄膜

氧化铟锡薄膜

氧化铟锡薄膜
氧化铟锡薄膜是一种新型的半导体材料,具有广泛的应用前景。

本文将从材料特性、制备方法、应用领域等方面介绍氧化铟锡薄膜的相关知识。

一、材料特性
氧化铟锡薄膜是由铟锡合金经过氧化处理得到的一种材料。

它具有优异的光电性能,可调控的电学性质以及较高的导电性能。

此外,氧化铟锡薄膜还具有良好的稳定性和可重复性。

二、制备方法
氧化铟锡薄膜的制备方法主要包括物理气相沉积法、化学气相沉积法和溶液法等。

物理气相沉积法通过在高温下将铟锡合金蒸发,然后在基底上沉积并进行氧化处理得到薄膜。

化学气相沉积法则是利用化学反应在基底上沉积氧化铟锡薄膜。

溶液法则是将铟锡合金溶解在溶液中,然后通过旋涂等方法将溶液均匀涂布在基底上,最后进行热处理得到薄膜。

三、应用领域
由于氧化铟锡薄膜具有优异的光电性能和导电性能,因此在各个领域都有广泛的应用。

首先是在显示技术领域,氧化铟锡薄膜可以用作透明导电电极,用于制备柔性显示器、触摸屏等设备。

其次,在光电子器件领域,氧化铟锡薄膜可以用于制备太阳能电池、光电探测器等器件。

此外,氧化铟锡薄膜还可以应用于传感器、薄膜电阻
器等领域。

氧化铟锡薄膜作为一种新型的半导体材料,具有优异的光电性能和导电性能,在各个领域有着广泛的应用前景。

随着制备技术的不断发展和完善,相信氧化铟锡薄膜将在未来得到更加广泛的应用。

氧化铟锡薄膜熔化阈值论文

氧化铟锡薄膜熔化阈值论文

氧化铟锡薄膜熔化阈值的研究摘要:太阳能电池薄膜在平板显示器的生产中得到大量应用。

而这其中indium tin oxide(ito)薄膜是应用最广的透明半导体薄膜之一。

本文主要针对ito薄膜在超短波激光烧蚀下的熔化规律进行研究。

论文通过一系列激光实验,目的在于找出ito薄膜在远红外激光下熔化现象的基本物理机制和熔蚀过程。

经过实验,找出了在不同激光能量密度下,熔化阈值能量密度和熔化率,以及薄膜厚度与阈值能量密度之间的关系。

abstract: solar cell film has been widely used in the production of flat panel displays. and the ito film is one of the most widely transparent semiconductor films. this paper mainly studied the melting law of ito film under ultrashort wave laser ablation. through a series of laser experiments, this paper aimed to identify the basic physical mechanisms and melting and ablation process of ito film in the far-infrared laser. after the experiment, this paper identified the melting threshold energy density and the melting rate under different laser energy density and the relationship between the film thickness and the threshold energy density.关键词:太阳能电池;ito薄膜;激光直写技术;超短波激光烧蚀;阈值能量密度key words: solar cells;ito film;laser direct writing;ultrashort wave laser ablation;threshold energy density 中图分类号:th11 文献标识码:a 文章编号:1006-4311(2012)31-0032-030 引言在平板显示器和太阳能电池的生产中透明导电薄膜的工业应用是不可缺少的——而这两大市场元素正在快速成长起来。

氧化铟锡薄膜

氧化铟锡薄膜

氧化铟锡薄膜
氧化铟锡薄膜是一种新型的透明导电材料,由氧化铟和氧化锡两种材料组成。

它具有优异的光学和电学性能,被广泛应用于太阳能电池、液晶显示器、触摸屏、LED等领域。

氧化铟锡薄膜的制备方法有多种,其中最常用的是磁控溅射法。

该方法利用高能离子轰击靶材,使靶材表面的原子脱离并沉积在基底上,形成薄膜。

通过调节离子轰击能量、沉积时间和气压等参数,可以控制薄膜的厚度、晶体结构和电学性能。

氧化铟锡薄膜具有高透明度和低电阻率的特点,使其成为一种理想的透明导电材料。

在太阳能电池中,氧化铟锡薄膜可以作为透明电极,将光能转化为电能。

在液晶显示器和触摸屏中,氧化铟锡薄膜可以作为电极,控制液晶分子的取向和电场强度。

在LED中,氧化铟锡薄膜可以作为电极和反射层,提高LED的亮度和效率。

除了应用于电子器件中,氧化铟锡薄膜还可以用于防眩光玻璃、太阳能窗户和智能玻璃等领域。

它可以有效地减少反射和散射,提高光的透过率和利用率。

同时,氧化铟锡薄膜还具有良好的耐腐蚀性和机械强度,可以满足不同应用场合的需求。

氧化铟锡薄膜是一种具有广泛应用前景的新型材料。

随着科技的不断发展和应用需求的不断增加,它将在更多领域得到应用,并为人们的生活带来更多便利和舒适。

透明导电氧化物薄膜与氧化铟锡薄膜

透明导电氧化物薄膜与氧化铟锡薄膜

第一章透明导电氧化物薄膜与氧化铟锡薄膜1.1.透明导电氧化物薄膜透明导电氧化物(Transparent Conducting Oxide简称TCO)薄膜主要包括In、Sn、Zn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等光电特性。

氧化铟锡(或掺锡氧化铟,Indium Tin Oxide简称ITO)薄膜是综合性能最优异的透明电极材料,ITO是一种重掺杂、高简并的n型半导体,光学禁带宽度达到3.5eV以上,其载流子浓度可达到1021cm3,迁移率为15-450cm2V−1S−1,目前一般认为其半导体化机理为掺杂(掺锡)和组分缺陷(氧空位)。

ITO作为优异的透明导电薄膜,其较低的电阻率可达到10−4Ωcm,可见光透过率可达85%以上,其优良的光电性质使其成为具有实用价值的TCO薄膜[1][2]。

ITO透明导电膜除了具有高可见光透过率和低电阻,还具有一系列独特性能,如紫外线高吸收,红外线高反射,微波高衰减;加工性能良好,具有较好的酸刻、光刻性能;良好的机械强度和耐磨损性、耐碱化学稳定性;较高的表面功函数(约为4.7eV)等,ITO薄膜被广泛应用于平板显示器件、太阳能电池、微波与射频屏蔽装置、触摸式开关和建筑玻璃等领域[3]。

对于TCO薄膜来说,目前的主要应用领域一般是作为单一的电学涂层或光学涂层,即利用其金属导电性和光学透明性,但其导电性和透明性仍需进一步提高,同时考虑到光电子器件在不同环境中的使用,TCO薄膜在恶劣环境中的稳定性也需要得到改善,应该开发出高质量的透明导电氧化物薄膜,以开拓更广的应用领域。

在TCO薄膜的不同应用领域,对于TCO 薄膜的性能有不同的要求,单一的TCO薄膜难以满足各种性能的需要,虽然SnO2:F[4],ZnO:Al[5]和In2O3:Mo[6]等三元组分氧化物能够部分解决一些问题,但无法达到较好的综合性能。

目前多元复合体系透明导电薄膜的研究得到了一定的发展,可以制备出一些具有独特性能的TCO薄膜[7]-[10],多元复合体系TCO薄膜能够保持传统TCO材料性能的前提下,可以通过改变组分而调整薄膜的电学、光学、物理和化学性质以及表面能,从而获得传统TCO材料所不具备的性能,以满足特定的需要。

氧化铟锡 熔点

氧化铟锡 熔点

氧化铟锡熔点
氧化铟锡是一种常见的透明导电材料。

该材料是由氧化铟和氧化锡的
混合物组成,在高温下可以熔化并凝固形成晶体。

氧化铟锡的熔点是
关于该材料的热性质最为基础的信息之一,对于了解氧化铟锡的热稳
定性和熔融加工过程都具有重要的参考价值。

据研究表明,氧化铟锡的熔点主要取决于其成分比例和晶体结构特点
等因素。

一般来说,当氧化铟和氧化锡的摩尔比例为1:1时,氧化铟
锡的熔点约为1,240℃,而如果比例为9:1时,其熔点将下降至约
1,070℃。

此外,含锡量较高、晶体结构较稳定的氧化铟锡晶体熔点通常更高。

因此,氧化铟锡的熔点值并非固定不变,而是与其制备过程、成分比例和晶体结构等相关因素有着密切的关联。

在实际应用中,氧化铟锡的高熔点使得其具有比较好的高温稳定性和
耐腐蚀性,这也是其被广泛应用于高温环境下的电导体和传感器等领
域的主要原因之一。

同时,氧化铟锡的熔点也为其进行熔融加工提供
了基础条件,例如熔融注塑、熔融喷射等技术都需要对其熔点进行精
确控制。

总体而言,氧化铟锡熔点是了解该材料基础性质和工业应用的重要参
考信息。

对于从事氧化铟锡的制备、熔融加工、材料性质研究等领域
的人员而言,了解该材料的熔点数值、影响因素及其实际应用价值都
是必备知识,这也将有助于提高这一领域的研究水平和行业发展水平。

氧化铟熔点

氧化铟熔点

氧化铟熔点
氧化铟是一种重要的工程材料,它主要用于电子和机械行业中的零件、芯片和集成电路的制造。

氧化铟具有优异的电学和机械性能,特别是抗高温熔融性能和抗腐蚀能力。

因此,了解氧化铟的熔点对其应用及其设计非常重要。

氧化铟的熔点是指氧化铟在某一特定温度下可完全熔解的温度,当氧化铟的温度低于熔点时,它将会凝结,而当氧化铟的温度高于熔点时,它将会完全熔解。

根据不同的氧化铟含量,氧化铟的熔点也会有所不同,一般氧化铟含量低于99%时,其熔点在1300℃,而含量高于99%时,其熔点可以达到1390℃。

氧化铟的熔点可以通过分析仪器测定,可以采用不同的方法来测定氧化铟的熔点,比如用热熔断机测定,用固相循环分析仪测定等。

氧化铟的熔点是其电学和机械行业应用的关键参数,因此对氧化铟的熔点进行有效的控制和监控十分重要。

采用偏置电极在氧化铟熔解温度附近进行实验,提前发现熔解过程中可能出现的问题,预先采取有效的措施防止质量异常,可以大大提高氧化铟的熔点的控制能力。

此外,在氧化铟的制作过程中,温度控制也很重要,对氧化铟的温度进行有效的控制和监控,既可以保证氧化铟的质量,也可以确保氧化铟品质的兼容性和可靠性。

综上所述,氧化铟的熔点是氧化铟在工业生产中应用的一个关键参数,了解并正确控制和监控氧化铟的熔点是非常重要的。

不仅要采用分析仪器测定氧化铟的熔点,还要通过温度控制技术来确保氧化铟
的质量。

因此,企业在生产和使用氧化铟的过程中,应该科学规范地控制和监控氧化铟的熔点,使之符合工业生产的要求。

非晶镁铟锡氧薄膜晶体管的制备及退火对其性能的影响

非晶镁铟锡氧薄膜晶体管的制备及退火对其性能的影响

非晶镁铟锡氧薄膜晶体管的制备及退火对其性能的影响王韬;张希清【摘要】为了优化镁铟锡氧薄膜晶体管(MITO-TFT)的性能,采用磁控溅射法制备MITO-TFT并分别研究了退火温度和退火气氛(O2流量)对器件性能的影响.实验结果表明,O2流量为400 cm3/min、退火温度为750℃的MITO薄膜为非晶态,且其对应薄膜晶体管有最佳性能,其饱和迁移率为12.66 cm2/(V·s),阈值电压为0.8 V,开关比达到107.适当的退火处理可以有效减少缺陷与界面态密度,并提高器件性能.%In order to optimize the performance of Mg-In-Sn-O thin film transistors ( MITO-TFTs) , MITO-TFTs were fabricated by radio frequency magnetron sputtering. The electrical properties on the effect of the annealing temperature and annealing ambient ( O2 flow rate) were investigated. The 750℃ annealed MITO thin film with 400 cm3/min O2 flow is amorphous and the corresponding TFT shows best performance with saturation field effect mobility of 12. 66 cm2/(V·s), threshold voltage of 0. 8 V and on/off ratio reaches 107 . Proper annealing will reduce defect and interface states den-sity, improve the device performance effectively.【期刊名称】《发光学报》【年(卷),期】2017(038)011【总页数】6页(P1539-1544)【关键词】MITO-TFT;氧化物半导体;迁移率;退火温度;退火氧气流量【作者】王韬;张希清【作者单位】北京交通大学光电子技术研究所,北京 100044;北京交通大学光电子技术研究所,北京 100044【正文语种】中文【中图分类】TN321+.5近年来,以氧化锌(ZnO)及其二元、三元衍生物如铟锌氧(IZO)、锌锡氧(ZTO)、锌铟锡氧(ZITO)、铟镓锌氧(IGZO)等为代表的氧化物薄膜晶体管(TFT)受到了研究人员的广泛关注[1-11]。

氧化铟锡蒸镀温度

氧化铟锡蒸镀温度

氧化铟锡蒸镀温度氧化铟锡(ITO,Indium Tin Oxide)是一种透明导电氧化物,常用于液晶显示器、触摸屏、光伏电池等领域。

其制备通常通过物理气相沉积 (PVD)的方法,例如蒸镀。

ITO材料是一种透明导电氧化物,由铟、锡和氧组成。

它是Indium Tin Oxides的缩写,即掺锡氧化铟。

由于其优异的导电性和透明性,ITO材料被广泛应用于电子显示器、太阳能电池、触摸屏和光电器件等领域。

在制备ITO透明导电薄膜时,通常采用物理气相沉积(PVD)的方法,通过蒸发金属铟和锡并在基底表面生成ITO薄膜。

蒸镀氧化铟锡的温度通常取决于具体的蒸镀工艺和设备。

一般而言,蒸镀温度在300°C到500°C之间。

这个范围可以根据具体的工艺要求和底材的特性进行调整。

在氧化铟锡蒸镀的过程中,通常需要精确控制温度以实现所需的薄膜性能,包括透明度、导电性等。

高温有助于获得较为致密、均匀的氧化铟锡薄膜,但也需要考虑底材的耐热性。

值得注意的是,蒸镀温度并非唯一决定薄膜性能的因素,还包括沉积速率、气氛控制、沉积时间等。

因此,在具体应用中,制备ITO 薄膜时需要仔细调整这些工艺参数,以满足所需的性能和应用要求。

ITO材料具有以下优点:1.导电性能好:ITO薄膜具有高电导率,低电阻率和低电子迁移率等特点,使其能够提供良好的导电性能。

2.透明度高:ITO薄膜对可见光的透过率高,可以有效地传递光线,使得电子设备具有更好的亮度和清晰度。

3.稳定性好:ITO薄膜具有良好的化学和热稳定性,能够在不同的环境条件下保持稳定的性能。

4.附着性强:ITO薄膜可以牢固地附着在不同的基材上,如玻璃、塑料、陶瓷等,能够保证电子元件的稳定性和可靠性。

然而,ITO材料也存在一些缺点:1.成本较高:由于ITO材料中使用的铟和锡是稀有金属,其资源有限且价格较高,导致ITO薄膜的成本也较高。

2.柔性差:ITO薄膜相对较脆,容易碎裂,不易弯曲,因此不适合在柔性电子设备中应用。

氧化铟锡电阻值

氧化铟锡电阻值

氧化铟锡电阻值氧化铟锡是一种混合氧化物,由氧化铟(In2O3)和氧化锡(SnO2)两种物质混合而成。

它具有很高的电导率和较低的电阻率,是一种广泛应用于电子和光电领域的重要材料。

在本篇文章中,我们将探讨氧化铟锡电阻值的相关内容。

氧化铟锡的电阻值与其材料的制备、晶体结构、成分比例、温度和外界因素等因素密切相关。

在以下的讨论中,我们将从这些因素入手,深入探究氧化铟锡电阻值的变化规律。

1.制备方法氧化铟锡的制备方法有很多种,如溶胶-凝胶法、溶剂热法、水热法、气相沉积法等。

这些不同的制备方法会影响氧化铟锡的晶体结构、成分比例及物理性质等。

研究表明,溶胶-凝胶法制备的氧化铟锡材料具有较低的电阻率和较高的电导率,而水热法制备的氧化铟锡材料则相反。

这是因为溶胶-凝胶法得到的氧化铟锡晶体结构较完整,晶格畸变较小;而水热法制备的氧化铟锡则晶格存在明显的畸变,晶体结构较为松散。

2.晶体结构氧化铟锡的晶体结构主要有三种,分别是锡掺杂的六方氧化铟、铟掺杂的四方氧化锡,以及锡和铟都掺杂的三元氧化物(TIO)。

其中,锡掺杂的六方氧化铟结构最为紧密,晶格畸变最小,因此其电阻率最小,电导率最高;铟掺杂的四方氧化锡则电阻率较大,电导率较低。

而三元氧化物在锡和铟掺杂的比例不同的情况下,其电阻率和电导率会在不同的掺杂比例下发生变化。

3.成分比例成分比例指的是氧化铟锡中铟和锡的摩尔比例。

这个比例对材料的电阻率有着重要影响。

研究表明,当铟和锡的摩尔比例为1:1时,氧化铟锡材料的电阻率最小。

如果铟的摩尔比例小于1:1,则会出现电子缺陷,从而导致电阻率的上升。

相反,如果铟的摩尔比例大于1:1,则会出现空穴缺陷,同样导致电阻率的上升。

4.温度温度变化也是影响氧化铟锡材料电阻值的一个重要因素。

随着温度的升高,氧化铟锡的电阻率会不断下降,电导率会不断上升。

这是因为温度升高,原子、离子、电子的运动能力也随之增加,从而形成更多导电通道,提高材料的电导率。

氧化铟烧结温度

氧化铟烧结温度

氧化铟烧结温度
氧化铟的烧结温度一般高于1550℃。

氧化铟的熔点为2000℃。

氧化铟是一种无机化工产品,其分子式为In2O3,分子量为277.6342。

用作光谱纯试剂和电子元件的材料等 2.用于金属反射镜面的保护涂层、光电显示半导体薄膜,也用于制造铟盐、玻璃。

合成方法:
1.将高纯金属铟在空气中燃烧或将碳酸铟煅烧生成In2O、InO、In2O3,精细控制还原条件可制得高纯In2O3。

也可用喷雾燃烧工艺制得平均粒径为20nm的三氧化二铟陶瓷粉。

3.将氢氧化铟灼烧制备三氧化二铟时,温度过高的话,In2O3有热分解的可能性,若温度过低则难以完全脱水,而且生成的氧化物具有西湿性,因此,加热温度和时间是重要的因素。

另外,因为In2O3容易被还原,所以必须经常保持在氧化气氛中。

3.将氢氧化铟在空气中,于850℃灼烧至恒重,生成In2O3,再在空气中于1000℃加热30min。

其他硝酸铟、碳酸铟、硫酸铟在空气中灼烧也可以制得三氧化二铟。

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价值工程0引言在平板显示器和太阳能电池的生产中透明导电薄膜的工业应用是不可缺少的———而这两大市场元素正在快速成长起来。

工业上人们可以在此类薄膜上设计安装各类电路图,而这类薄膜在可见光范围内具有很高的透光率。

为了使ITO 薄膜的优良性能得到应用,工业上需要将其进行剪裁,从而得到所需要的功能结构。

半导体工业中剪裁ITO 薄膜的传统的工业方法利用所谓的湿法刻蚀法。

而此方法需要各种不同的制造平台,大型昂贵的机器设备,使用有毒化学物质。

全球平板显示器市场上价格的竞争使得制造上不得不需求新的制造方法。

据现存的等离子平板显示器生产工艺显示,湿法刻蚀的生产中,单单一个生产平台就至少需要6个工作站,而每个工作站只能加工最多7个2160×2460mm 大小的平板玻璃毛坯。

然而每个加工站的花费就要达到几百万美元之多,而单个薄片步进需要花费大约12美元左右。

每套模型设备价值大约100百万美金,此外,湿法刻蚀需要对有毒作物,酸性化学材料进行处理,以免对环境造成污染。

于此相比较而言,激光快速图案成型工艺在平板显示器的生产中只需要两个加工站就可以完成所有的加工程序:其中一个应用于平板显示器的加工,而另一个应用于玻璃基体的冲洗。

据估计,工业上应用的激光快速图形成型机,单台花费不到6百万美元———大大节省了设备成本。

不仅如此,另外一个好处在于:应用此种方法可以省去大量的生产步数———有效的省去了三分之二加工步数———包含激光快速图案成型模型在内的花费最多也只不过几千美元而已。

而且快速激光图案成型工艺是个干加工工艺过程,在第二步玻璃基体的洗涤中,也是采用蒸馏法进行操作———这就避免了对有毒洗剂和酸性化学物质的使用,也大大节省了用于对此类物质进行处理的花费。

而此技术最杰出的贡献在于,它克服了湿法刻蚀工业在加工大型平板中刻线不一致的加工缺陷[1][2][3][4]。

本论文中将要对高频率皮秒激光下基于玻璃基体上的ITO 薄膜材料的烧蚀过程进行研究。

实验中将采用远红外激光(1064nm )。

激光实验结束后还将采用在一系列光学仪器对靶材进行观察和分析,比如,这其中将使用扫描电子显微镜和白光干涉仪。

而本论文的主要目的在于找出基于玻璃基体上的ITO 薄膜在高频率激光烧蚀下的关键熔化阈值。

此外,在ITO 薄膜图案成型过程中的加工系数也将在论文中进行优化,以求在能量消耗最少的情况下得到最好的加工质量。

具体的说,在ITO 薄膜烧蚀过程中所需要的最佳的激光刻蚀速度和激光能量,既能够将ITO 材料完全移除,又不对玻璃基体造成损伤。

ITO 薄膜在皮秒时间域内的激光烧蚀实验:本章主要通过实验的方法对ITO 薄膜在皮秒激光烧蚀下的过程及规律进行研究。

实验过程分为两个部分,远红外激光实验和紫外光激光实验,本文基于实验数据对ITO 在两种不同波长激光下的烧蚀过称做了总结,找出二者之间的异同。

在本章的最后,将给出ITO 和玻璃在1064nm 和355nm 波长下的物理性能。

1实验设置实验设置由激光器以及一系列光学仪器组成。

光束放大器beam expander ,反光镜mirror ,激光扫描器scanner ,移动平台motion stage 。

另外不可缺少的还有电脑控制设备和相关的软件,用来控制激光束和移动平台。

激光从激光器发射出后,被放大器进行3倍放大,再通过一系列的反光镜被引入到扫描器中,通过电脑软件可以控制激光器———————————————————————作者简介:沈斌(1955-),男,上海人,中共党员,教授,博士学位,主要研究方向为制造系统及其自动化;杨扬(1983-),女,天津人,硕士研究生,主要研究方向为制造系统及其自动化。

氧化铟锡薄膜熔化阈值的研究Study on the Melting Threshold of IDO Film沈斌SHEN Bin ;杨扬YANG Yang(同济大学中德学院,上海200092)(Chinesech-Deutsches Hochschulkolleg ,Tongji University ,Shanghai 200092,China )摘要:太阳能电池薄膜在平板显示器的生产中得到大量应用。

而这其中Indium Tin Oxide(ITO)薄膜是应用最广的透明半导体薄膜之一。

本文主要针对ITO 薄膜在超短波激光烧蚀下的熔化规律进行研究。

论文通过一系列激光实验,目的在于找出ITO 薄膜在远红外激光下熔化现象的基本物理机制和熔蚀过程。

经过实验,找出了在不同激光能量密度下,熔化阈值能量密度和熔化率,以及薄膜厚度与阈值能量密度之间的关系。

Abstract:Solar cell film has been widely used in the production of flat panel displays.And the ITO film is one of the most widely transparent semiconductor films.This paper mainly studied the melting law of ITO film under ultrashort wave laser ablation.Through a series of laser experiments,this paper aimed to identify the basic physical mechanisms and melting and ablation process of ITO film in the far-infrared laser.After the experiment,this paper identified the melting threshold energy density and the melting rate under different laser energy density and the relationship between the film thickness and the threshold energy density.关键词:太阳能电池;ITO 薄膜;激光直写技术;超短波激光烧蚀;阈值能量密度Key words:solar cells ;ITO film ;laser direct writing ;ultrashort wave laser ablation ;threshold energy density 中图分类号:TH11文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2012)31-0032-03·32·Value Engineering在靶材表面的移动。

另外,用来分析和测量熔化斑点直径的仪器和方法也将在本部分进行简单介绍。

而在分析过程中,光学显微镜,白光干涉仪以及扫描电子显微镜也是不可缺少的。

该系列实验中使用的是HYPER RAPID25激光器,由Lumera Lasers GmbH设计制造。

该仪器属于全固态被动锁模侧泵大功率Nd:YVO4激光器,能够产生50MHz频率的皮秒激光。

激光脉冲频率可由电光调制器(EOM)中的定位装置进行调节。

输出频率在200kHz与1000kHz之间。

激光器基本波长为1064纳米(远红外光)。

通过二次和三次共谐产生器(SHG和THG)可产生532纳米(绿光)和355纳米(紫外光)波长的激光。

因为激光器发射的是TEM00式激光,因此该激光束可以用高斯光束进行描述。

激光器,扫描仪,以及平台都由电脑上的特殊软件进行控制和调节。

该软件控制扫描速度和位置,激光能量和激光频率,以及平台的移动位置。

有了该软件,可以将ITO 薄膜剪裁成工业上所需要的功能结构。

此外,在工业生产中,不同的生产上使用不同格式的数据文件,而该软件能够兼容多种格式的文件,甚至图片格式也可读取。

因此,可将复杂形状的图案存储为图片格式,由该软件直接读取,从而实现对ITO材料复杂图形的加工。

2ITO薄膜的单脉冲激光实验在论文的本章节中将对所有实验进行描述并对实验结果进行讨论和分析。

其中第一小节将对实验中使用的重要参数和公式重点解释。

在随后的小节中将对不同厚度ITO薄膜靶材在不同波长激光下的熔蚀中的表现进行描述和讨论。

首先将重点讨论单脉冲激光烧蚀实验的结果,该实验中所需要的输入能量密度的计算方法,移除ITO材料所需要的阈值能量密度,以及ITO薄膜的光渗透深度。

实验过程:整个单脉冲实验的目的在于计算出能量密度值,阈值能量密度值和光渗透深度系数。

此外,通过该实验可以对ITO材料在不用波长激光下不同的熔化规律得到直观的了解。

所有的单脉冲实验全部采用的激光扫描速度。

利用该速度可以确保熔化斑点能够相互分离开来。

基于脉冲频率达到了200kHz,因此最大半径为40μm的熔化斑点可以保持相互分离而不重叠。

所得到的熔化斑点的半径由白光干涉仪进行测量。

在仪器的帮助下可以得到熔化斑点关于半径和深度的信息。

有了这些数据就可以计算出ITO材料光渗透深度值。

在该实验中所有样本靶材使用范围从0.4J/cm2到13.2J/cm2能量密度的激光进行辐照。

激光将从ITO靶材正面入射。

从能量密度为0.64J/cm2开始,实验中得到的ITO靶材表面可以观察到熔化的斑点。

熔化深度随着能量密度的增加而提高。

在能量密度为2.33J/cm2时只可以得到部分熔化的斑点。

而当能量密度从3.52J/cm2开始可以清楚的观察到,ITO材料在熔化斑点中心部分可以被完全移除。

该中心部分的半径随着能量密度的增加而增加,然而当能量密度甚至达到13.20J/cm2之高时ITO材料熔化斑点的周边仍然没有被移除。

当能量密度为5.20J/cm2时,未能熔化的边缘宽度为10.4μm,而当能量密度为13.20J/ cm2时该边缘宽度为10.95μm。

而熔化斑点的深度随着能量密度的提高成步进式增加的趋势。

在ITO材料被完全移除之前,可以观察到熔化深度随着能量密度的增加在40纳米到60纳米范围之间增加。

实验中甚至使用更高密度的能量时也没有对玻璃基体造成损伤。

接下来,在这一段中将重点研究ITO薄膜熔化阈值的计算方法。

这里本文使用30号样本举例进行讲解。

图1为远红外激光实验中样本熔化斑点半径值平方与不同能量密度之间的关系曲线图,实验中激光由ITO正面方向入射。

从该曲线图中可以清楚的观察到,由直线逼近方法得到的直线斜率,以及Y轴截距分别为322.46和579.58。

熔化阈值能量密度就可以按照前文所介绍的方法计算出来。

经过计算可以得到结论,基于玻璃基体之上的ITO薄膜材料在远红外激光脉冲下的熔化阈值能量密度为0.573J/cm2。

通过这种方法,所有样本靶材(Nr.2-Nr.42)的熔化阈值能量密度就可以全部被计算出来。

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