柔性衬底ito透明导电薄膜的光电性能研究.doc

------------------------------------------------------------------------------------------------ ——————————————————————————————————————柔性衬底 ITO 透明导电薄膜的光电性能研究第 36卷第1期稀有金属材料与工程 , 2007 年1月 RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING January 2007 孙裔1 ,刁训刚 1 ,杨盟1 ,武哲1 ,舒远杰 2 (1. 北京航空航天大学,北京 100083) (2. 中国工程物理研究院化工材料研究所,四川绵阳 621900) 摘要: 利用直流磁控溅射方法在柔性聚酯薄膜衬底上制备了氧化铟锡( ITO ) 透明导电薄膜, 采用 X 射线衍射、紫外- 可见分光光度计、四探针电阻测量仪等测试手段对薄膜样品进行表征, 研究了氧含量、薄膜厚度、衬底负偏压对 ITO 薄膜的晶体结构和光电性能的影响, 优化了柔性衬底 ITO 薄膜的制备工艺条件。制得样品的最佳可见光平均透过率为 % ,方块电阻为 6 ?/□。关键词:直流磁控溅射;柔性衬底; ITO 透明导电薄膜中图法分类号: 文献标识码:A 文章编号: 1002-185X(2007)01-0086-05 1引言氧化铟锡 ITO(Indium Tin Oxide) 具有体心立方铁锰矿结构, 是一种重掺杂、高简并的 n 型半导体薄膜材料。 ITO 薄膜能隙较宽( eV~ eV) ,具有一系列优良性能,如高可见光透光率、低电阻率、对衬底------------------------------------------------------------------------------------------------ ——————————————————————————————————————良好的附着性, 以及高硬度、耐磨性、耐化学腐蚀特性等, 在民用及军事方面有着广泛的应用需求。 ITO 透明导电薄膜的制备方法很多, 磁控溅射因其具有稳定的溅射速率、良好的重复性、优良的均匀性, 可大面积镀制薄膜等优点, 目前被广泛用于 ITO 透明导电薄膜的制备中[1,2] 。在柔性衬底上制备的透明导电膜具有许多独特的优点,如质量轻、可折叠、不易破碎、易于大面积生产、便于运输等。这种薄膜可广泛应用于制造柔性发光器件、塑料液晶显示器和柔性衬底非晶硅太阳能电池, 还可作为透明隔热保温材料用于塑料大棚、汽车玻璃和民用建筑玻璃贴膜[3] 。要获得较高质量的 ITO 薄膜,通常需要选用较高的衬底温度,或在常温沉积后对薄膜在真空或空气下进行热处理[4] , 但是大多数柔性衬底不耐高温。因此, 如何在常温情况下制备出高性能的 ITO 薄膜成为当前研究的一个重要方向。本研究利用直流磁控溅射技术在室温柔性衬底( 聚酯薄膜) 上制备了 ITO 薄膜,考察了氧含量、薄膜厚度、衬底负偏 3 个因素对 ITO 薄膜晶体结构和光电性能的影响。 2 实验方法薄膜制备在北京天瑞星公司生产的 DX-1000 多靶磁控溅射镀膜机上进行。溅射所用靶材为 In3O2 : SnO2 (90:10)( 质量分数, %) 陶瓷靶, 靶材尺寸为 900 mm × 100 mm ×6 mm 。靶与衬底之间的距离保持在 25 cm 。采用 Ar( 纯度>%)/O2( 纯度>%) 混合气体为工作气体。试样衬底选用聚脂薄膜(厚度 50μ m) , 将衬底(45 cm × 45 cm) ------------------------------------------------------------------------------------------------ ——————————————————————————————————————居中置于真空室内中央竖直放置的圆柱形金属筒上,如图 1 所示。衬底不加温。当真空溅射室内本底真空优于 × 10-3 Pa 时引入 Ar /O2 混合气体,气压稳定后使圆筒( 衬底) 低速顺时针、逆时 Cooling water DC supply Substrate um sputtering chamber Metal cylinder Diffusionpump Mechnicalpump 图1 装置示意图 Gass mixingchamber Gas Sketch map of apparatus 收稿日期: 2006-01-11 基金项目: 国家自然科学基金重点项目( 9030