資料介紹
概述了透明導電薄膜的分類以及ITO薄膜的基本特性,綜述了ITO薄膜主要的制備技術及其研究的進展,并指出了不同制備方法的優缺點。最后對ITO薄膜的發展趨勢進行了展望。
可見光透過率高而又有導電性的薄膜成為透明導電薄膜。它既有高導電性,又在可見光范圍內有很高的反射性。這種光電薄膜材料出現打破了人們的傳統觀念,成為功能材料中具有特色的一類薄膜,在光電產業中有著廣闊的應用前景。
透明導電薄膜的種類主要有金屬膜、氧化物膜、多層復合膜和高分子膜等,其中氧化物膜占主導地位。透明導電氧化物(Transparent Conductive Oxide ,稱TCO)薄膜主要包括In,Sn,Zn,Cd的氧化物以及其復合多元氧化物薄膜[1]。1907年Badeker首先制備并報道了CdO透明導電薄膜[2],將物質的透明性和導電性這一矛盾統一起來。隨后的幾十年中,人們發現和研究了多種材料的TCO薄膜,并且不斷擴大它們的用途。目前研究人員主要集中在對SnO2基、In2O3基以及ZnO基透明導電薄膜的研究,而摻錫In2O3(簡稱ITO)薄膜又是當前研究和應用最廣泛的一種透明導電薄膜。
1. ITO薄膜材料的基本性質
ITO薄膜具有復雜的立方鐵錳礦結構,其特性主要有[3]:
(1)導電性能好(電阻率可低達10-4Ω·cm),帶隙寬3.5~4.3eV,載流子濃度
(1021cm-3)和電子遷移率(15~45cm2V-1s-1)較高;
(2)在可見光波段透過率,可達85%以上;
(3)對紫外線的吸收率較高,可達85%以上;
(4)對紅外線具有反射性,反射率高于80%;
(5)對微波具有衰減性,衰減率可達85%以上;
(6)膜層硬度高,耐磨,耐化學腐蝕(氫氟酸等除外);
(7)膜層具有很好的酸刻、光刻性能,便于細微加工,可以被刻蝕成不同的電圖案。
由于具有上述優良的特性,ITO被廣泛應用于平面顯示、電致變色(EC)窗、太陽能電池透明電極、微波屏蔽和防護鏡、交通工具的風擋玻璃等。鑒于ITO的重要功能,了解ITO薄膜的制備方法,并探討其發展趨勢是非常必要的。
2. ITO薄膜的制備方法
制備ITO薄膜的方法又很多種,幾乎所有制備薄膜的方法都可以用于制備ITO薄膜。制備方法主要有物理方法和化學方法。物理方法包括:真空蒸發法、磁控濺射法、激光脈沖沉積、離子增強沉積等。化學方法包括:化學氣相沉積法、溶膠-凝膠法、噴霧熱解法、均相沉積法等。
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