TCO(透明导电层)的原理及其应用发展资料
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ITO组成在In2O3/SnO2 =90/10时 ������ 最快的蚀刻速率
ITO成膜时基板温度：200º CITO成膜时基板温度：RT
铟(In)矿的主要应用
数据源：工研院经资中心
各种TCO材料-ZnO系透明导电膜
主要成员：ZnO (3~5×10-4 Ω-cm) ZnO:In (IZO) (2~4×10-4 Ω-cm )、 ZnO:Ga(GZO) (1.2×10-4 Ω-cm)、 ZnO:Al (AZO) (1.3×10-4 Ω-cm)、 ZnO:Ti
具有导电特性
������ 电阻比(resistivity)愈小愈好，通常ρ <10-4 Ωּ cm ������
一般而言，导电性提高，透光度便下降，反之亦然。可见光 范围具有80 %以上的透光率，其比电阻低于1×10-4 Ωּcm，即 是良好透明导电膜。
透明导电薄膜
纯金属薄膜
������
Au、Ag、Pt、Cu、Al、Cr、Pd、Rh，在< 10nm厚度的薄膜， 均有某种程度的可见光透光度 早期使用之透明电极 缺点：光的吸收度大、硬度低、稳定性差
Band gap (Eg) > 3.5eV Crystallized at T > 150 º C
TCO薄膜的导电原理
材料之导电率σ
σ =neμ
其中n=载子浓度 (就TCO材料包括电子及电洞) e：载子的电量 μ：载子的mobility
载子由掺杂物的混入及 离子的缺陷生成
TCO中导电性最好的ITO，载子浓度约1018~1019 cm-3 ﹙金属载子浓度约1022 ~10~23 cm-3﹚
在TCO材料中有最佳的导电性(电阻比低) 在可见光波段有良好的透光度 良好的耐候性，受环境影响小 大面积镀膜制程容易(成熟) 蚀刻制程容易(成熟) 成本低?
ITO之组成及特性
ITO组成在In2O3/SnO2 =90/10时 ������ 最低的电阻比及最高的光穿透率
ITO之组成及特性
透明导电薄膜
金属化合物薄膜(TCO)
泛指具有透明导电性之氧化物、氮化物、氟化物
a.氧(氮)化物：In2O3、SnO2、ZnO、CdO、TiN b.掺杂氧化物：In2O3:Sn (ITO)、ZnO:In (IZO)、ZnO:Ga (GZO) ZnO:Al (AZO)、SnO2:F、TiO2:Ta
c.混合氧化物：In2O3-ZnO、CdIn2O4、Cd2SnO4、Zn2SnO4
特点：1.ZnO矿产产能大。 2.价格比ITO便宜(> 200% cost saving) 。 3.部分AZO靶材可在100%Ar环境下成膜，制程控制容易。 4.耐化性比ITO差，通常以添加Cr、Co于ZnO系材料中来 提高其耐化性。
1.ITO及各种透明导电氧化物材料的介绍
透明导电氧化物(Transparent Conductive Oxide, TCO)
2.TCO的导电原理
3.TCO的光学性质 4. TCO薄膜之市场应用及未来发展
TCO薄膜的导电原理
(n-type TCO)-- ITO
In2O3为氧化物半导体，加入SnO2作为杂质参杂，可以产生一个导电电子 In2O3晶格中之氧缺陷(Oxygen vacancy)一个氧空缺，可以产生两个导电电子
TCO薄膜的导电原理
载子的mobility (μ)
μ =eτ/εom*
τ：relaxation time(载子移动时由此次散射到下一次散射的时间) m*：载子的有效质量 εo：真空中之介电常数 ������
History of TCO
������ 1907年最早使用CdO材料为透明导电镀膜，应用在photovoltaiccells. 1940年代，以Spray Pyrolysis及CVD方式沉积SnOx于玻璃基板上. ������ 1970年代，以Evaporation及Sputtering方式沉积InOx及ITO. ������ 不 1980年代，磁控溅镀﹙magnetron sputtering﹚开发，使低温沉膜制程， 论在玻璃及塑料基板均能达到低面阻值、高透性ITO薄膜. ������ 使 1990年代，具有导电性之TCO陶瓷靶材开发，使用DC磁控溅镀ITO， 沉积制程之控制更趋容易，各式TCO材料开始广泛被应用.
磁、防Biblioteka Baidu膜、太阳能电池之透明电极、防反 光涂布及热反射镜(heat reflecting mirror)等 电子、光学及光电装置上。
ITO是什么？
ITO＝Indium Tin Oxide(In2O3＋SnO2) ������ ITO的成分＝90wt%In2O3与10wt% SnO2混合物
Why choose ITO ?
透明导电氧化物(Transparent Conductive Oxide, TCO)
2.TCO的导电原理
3.TCO的光学性质
4. TCO薄膜之市场应用及未来发展
什么是透明导电薄膜?
在可见光波长范围内具有可接受之透光度
������ 以flat panel display而言透光度愈高愈好 ������ 以solar cell而言太阳光全波长范围之透光度及热稳定性
透明导电薄膜(TCO) 之原理及其应用发展
TYN
2012/12/12
Outline
1.ITO及各种透明导电氧化物材料的介绍
透明导电氧化物(Transparent Conductive Oxide, TCO)
2.TCO的导电原理
3.TCO的光学性质
4. TCO薄膜之市场应用及发展
1.ITO及各种透明导电氧化物材料的介绍
������ 2000年代，主要的透明导电性应用以ITO材料为主，磁控溅镀ITO成为 市 场上制程的主流.
透明导电薄膜主角-- ITO
中文名称：铟锡氧化物 英文全名：Indium Tin Oxide（ITO）
成分：掺杂锡之铟氧化物(Tin-doped Indium Oxide)
年代：1934年被美国铟矿公司最早合成出来 世界最大ITO薄膜制造国：日本 选用率：在TCO材料中，75%应用在平面显示器 主要应用：平面显示器、透明加热组件、抗静电膜、电
ITO成膜时基板温度：200º CITO成膜时基板温度：RT
铟(In)矿的主要应用
数据源：工研院经资中心
各种TCO材料-ZnO系透明导电膜
主要成员：ZnO (3~5×10-4 Ω-cm) ZnO:In (IZO) (2~4×10-4 Ω-cm )、 ZnO:Ga(GZO) (1.2×10-4 Ω-cm)、 ZnO:Al (AZO) (1.3×10-4 Ω-cm)、 ZnO:Ti
具有导电特性
������ 电阻比(resistivity)愈小愈好，通常ρ <10-4 Ωּ cm ������
一般而言，导电性提高，透光度便下降，反之亦然。可见光 范围具有80 %以上的透光率，其比电阻低于1×10-4 Ωּcm，即 是良好透明导电膜。
透明导电薄膜
纯金属薄膜
������
Au、Ag、Pt、Cu、Al、Cr、Pd、Rh，在< 10nm厚度的薄膜， 均有某种程度的可见光透光度 早期使用之透明电极 缺点：光的吸收度大、硬度低、稳定性差
Band gap (Eg) > 3.5eV Crystallized at T > 150 º C
TCO薄膜的导电原理
材料之导电率σ
σ =neμ
其中n=载子浓度 (就TCO材料包括电子及电洞) e：载子的电量 μ：载子的mobility
载子由掺杂物的混入及 离子的缺陷生成
TCO中导电性最好的ITO，载子浓度约1018~1019 cm-3 ﹙金属载子浓度约1022 ~10~23 cm-3﹚
在TCO材料中有最佳的导电性(电阻比低) 在可见光波段有良好的透光度 良好的耐候性，受环境影响小 大面积镀膜制程容易(成熟) 蚀刻制程容易(成熟) 成本低?
ITO之组成及特性
ITO组成在In2O3/SnO2 =90/10时 ������ 最低的电阻比及最高的光穿透率
ITO之组成及特性
透明导电薄膜
金属化合物薄膜(TCO)
泛指具有透明导电性之氧化物、氮化物、氟化物
a.氧(氮)化物：In2O3、SnO2、ZnO、CdO、TiN b.掺杂氧化物：In2O3:Sn (ITO)、ZnO:In (IZO)、ZnO:Ga (GZO) ZnO:Al (AZO)、SnO2:F、TiO2:Ta
c.混合氧化物：In2O3-ZnO、CdIn2O4、Cd2SnO4、Zn2SnO4
特点：1.ZnO矿产产能大。 2.价格比ITO便宜(> 200% cost saving) 。 3.部分AZO靶材可在100%Ar环境下成膜，制程控制容易。 4.耐化性比ITO差，通常以添加Cr、Co于ZnO系材料中来 提高其耐化性。
1.ITO及各种透明导电氧化物材料的介绍
透明导电氧化物(Transparent Conductive Oxide, TCO)
2.TCO的导电原理
3.TCO的光学性质 4. TCO薄膜之市场应用及未来发展
TCO薄膜的导电原理
(n-type TCO)-- ITO
In2O3为氧化物半导体，加入SnO2作为杂质参杂，可以产生一个导电电子 In2O3晶格中之氧缺陷(Oxygen vacancy)一个氧空缺，可以产生两个导电电子
TCO薄膜的导电原理
载子的mobility (μ)
μ =eτ/εom*
τ：relaxation time(载子移动时由此次散射到下一次散射的时间) m*：载子的有效质量 εo：真空中之介电常数 ������
History of TCO
������ 1907年最早使用CdO材料为透明导电镀膜，应用在photovoltaiccells. 1940年代，以Spray Pyrolysis及CVD方式沉积SnOx于玻璃基板上. ������ 1970年代，以Evaporation及Sputtering方式沉积InOx及ITO. ������ 不 1980年代，磁控溅镀﹙magnetron sputtering﹚开发，使低温沉膜制程， 论在玻璃及塑料基板均能达到低面阻值、高透性ITO薄膜. ������ 使 1990年代，具有导电性之TCO陶瓷靶材开发，使用DC磁控溅镀ITO， 沉积制程之控制更趋容易，各式TCO材料开始广泛被应用.
磁、防Biblioteka Baidu膜、太阳能电池之透明电极、防反 光涂布及热反射镜(heat reflecting mirror)等 电子、光学及光电装置上。
ITO是什么？
ITO＝Indium Tin Oxide(In2O3＋SnO2) ������ ITO的成分＝90wt%In2O3与10wt% SnO2混合物
Why choose ITO ?
透明导电氧化物(Transparent Conductive Oxide, TCO)
2.TCO的导电原理
3.TCO的光学性质
4. TCO薄膜之市场应用及未来发展
什么是透明导电薄膜?
在可见光波长范围内具有可接受之透光度
������ 以flat panel display而言透光度愈高愈好 ������ 以solar cell而言太阳光全波长范围之透光度及热稳定性
透明导电薄膜(TCO) 之原理及其应用发展
TYN
2012/12/12
Outline
1.ITO及各种透明导电氧化物材料的介绍
透明导电氧化物(Transparent Conductive Oxide, TCO)
2.TCO的导电原理
3.TCO的光学性质
4. TCO薄膜之市场应用及发展
1.ITO及各种透明导电氧化物材料的介绍
������ 2000年代，主要的透明导电性应用以ITO材料为主，磁控溅镀ITO成为 市 场上制程的主流.
透明导电薄膜主角-- ITO
中文名称：铟锡氧化物 英文全名：Indium Tin Oxide（ITO）
成分：掺杂锡之铟氧化物(Tin-doped Indium Oxide)
年代：1934年被美国铟矿公司最早合成出来 世界最大ITO薄膜制造国：日本 选用率：在TCO材料中，75%应用在平面显示器 主要应用：平面显示器、透明加热组件、抗静电膜、电