ITO透明导电薄膜的制备及光电特性研究.doc

摘   要:以氯化铟和氯化锡为前驱物,采用溶胶-凝胶法在玻璃基片上制备了ITO薄膜。研究了掺锡浓度、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。制备的ITO薄膜的方阻为300Ω/□,可见光平均透过率为80%,电阻率为4×10-3Ω·cm,其光电特性已达到了TN-LCD透明电极的要求。关键词:ITO薄膜;溶胶-凝胶法;方阻;透光率;液晶显示器1引言透明导电氧化物薄膜主要包括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等特性。透明导电薄膜以掺锡氧化铟(IndiumTinOxide,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他光电器件领域。平板显示器市场广阔,被认为具有比半导体产业更高的增长率,特别是液晶显示器(LCD)具有体积小、重量轻、能耗低、无辐射、无闪烁、抗电磁干扰等特点,广泛应用于笔记本电脑、台式电脑、各类监视器、数字彩电和手机等电子产品,以全球显示器市场来看,LCD产值远高于其他显示器。透明导电薄膜是简单液晶显示器的三大主要材料之一,随着LCD产业的发展,市场对ITO透明导电膜的需求也随之急剧增大。ITO薄膜的制备方法多样,研究较多的制备方法为磁控溅射法,另外还有真空蒸发法、化学气相沉积法、喷涂法、溶胶-凝胶法等方法。其中,溶胶-凝胶法的优点是生产设备简单、工艺过程温度低,易实现制备多组元且掺杂均匀的材料。采用溶胶-凝胶法制备ITO薄膜多以铟、锡的有机醇盐为前驱物。以铟、锡的无机盐为前驱物,采用溶胶-凝胶法制备的ITO薄膜,比以有机醇盐为前驱物的溶胶-凝胶法制备成本低,该方法制备ITO薄膜具有生产设备简单、成本低的优势。本文以氯化铟和氯化锡为前驱物,采用溶胶-凝胶法制备ITO薄膜,探索以铟、锡的无机盐为前驱物制备ITO薄膜的方法。(InCl3·4H2O和SnCl4·5H2O)溶于乙醇中,并加入适量的蒸馏水,取R(水与钢锡盐的摩尔比)为25,经过搅拌配成均相溶液,将均相溶液在20℃下静置48h后形成透明溶胶。、稀盐酸溶液进行超声清洗,再用去离子水多次超声清洗,干燥后备用。制膜时采用甩膜法,甩膜速率为1500r/min,甩膜时间20~30s,甩膜后的载玻片置于管式炉内进行热处理,在玻璃基体上获得ITO薄膜。由于经一遍甩膜、热处理所制备的ITO薄膜厚度较薄,电子在界面上发生漫反射对薄膜导电能力影响较大,采用在一块玻璃基板上多次甩膜、热处理的方法制备ITO薄膜。实验中采用在一块玻璃基板上经过6遍甩膜和热处理的方法制备ITO薄膜。,透光率由平面光栅单色仪通过测量载玻片制膜前后的透光率的比值求得,ITO薄膜厚度由质量法求得。  掺杂浓度对ITO薄膜光电特性的影响将掺锡浓度不同的溶胶在玻璃基板上分别甩膜,然后将甩膜后的基板在450℃热处理15min,制备掺锡浓度不同的ITO薄膜。图1为掺杂浓度对ITO薄膜方阻的影响关系曲线。掺锡浓度较小和较大时ITO薄膜方阻均较大,掺锡浓度在20%附近ITO薄膜方阻最小。这是由于通过锡离子掺杂,一方面会形成电子施主,另一方面又会引起晶格畸变,产生陷阱能级,形成电子