溶胶-凝胶法制备ITO薄膜的光电性能研究

采用溶胶-凝胶旋转涂膜工艺,在普通玻璃基片上制备了掺锡氧化铟(ITO)纳米透明导电薄膜。采用紫外-可见透射光谱和四探针技术,研究了不同Sn掺杂量、不同热处理温度和热处理时间以及不同涂层对薄膜光学和电学性能的影响。结果表明薄膜的方块电阻随Sn掺杂量的增大和热处理温度的升高先降低后增加,在适宜的温度范围内薄膜在可见光区平均透过率随热处理温度升高而增加。在一定的温度下,随着热处理时间的延长,ITO薄膜的方块电阻先降低后增加,透射率先增加后降低。在最佳工艺条件下,采用溶胶-凝胶法制备的ITO薄膜平均可见光透过率达86%,薄膜方阻为322Ω/□。     

ITO透明导电薄膜的制备及光电特性研究

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。     

ITO透明导电薄膜的制备工艺研究

采用溶胶-凝胶法以InCl3·4H2O和SnCl4·5H2O为前驱物在玻璃基片上制备了ITO透明导电薄膜.详细研究了热处理初始温度、溶胶浓度、热处理温度、热处理时间、铟锡比例以及镀膜层数对薄膜光电特性的影响,得出了最佳工艺条件.结果表明,采用最佳工艺制备的ITO透明导电薄膜为体心立方的In2O3结构,Sn4 离子取代In2O3晶格中的In3 离子,样品不含低价氧化锡,薄膜方阻达到600 Ω/□,可见光透过率达到83%.     

溶胶-凝胶法制备ITO薄膜及其光电性能的研究

采用溶胶-凝胶工艺,用提拉法在玻璃基底上制备了ITO透明导电薄膜。使用四探针测试仪和紫外可见光分光光度计测量薄膜的方阻和透过率,并采用XRD、SEM等测试手段对薄膜的晶体结构、表面形貌进行了表征。结果表明,掺锡比例和热处理温度对薄膜的导电性具有重要影响,在掺Sn量为15%(原子分数比)、450℃热处理时薄膜的方阻最小;薄膜的透过率曲线随掺锡比例的增加向紫外方向移动。随着热处理时间、镀膜层数的增加,薄膜的方阻先减小,最后趋于一稳定值,在可见光范围内薄膜的透过率变化较小。     

锡掺杂对ITO膜方阻和结构的影响

以铟、锡氯化物为前驱物,采用溶胶-凝胶法在玻璃基体上制备不同锡掺杂的ITO膜,在热处理温度为450℃条件下制备不同锡掺杂(质量分数11%~33%)的ITO膜,研究锡掺杂对ITO膜方阻和结构特性的影响。用四探针法测量ITO膜的方阻并对样品进行X射线衍射分析,结果表明:锡掺杂量在20%时ITO膜的方阻最小,不同锡掺杂的ITO膜均为立方铁锰矿结构,锡掺杂会影响ITO膜晶粒尺寸、晶格常数和晶面取向等结构特性,ITO膜的晶粒较大、晶格畸变小、择优取向小时薄膜方阻较小。     

溶胶–凝胶法制备BST薄膜的结晶特性研究

采用改进的溶胶–凝胶(sol-gel)工艺配制了(Ba0.65,Sr0.35)TiO3(BST)溶胶。利用旋转涂覆工艺将BST溶胶涂覆在SiO2/Si衬底上,在不同的热处理条件下制备出BST薄膜。XRD分析结果表明:制得的BST薄膜形成了单一钙钛矿结构;AFM测试结果表明,BST薄膜表面平整致密,无裂纹。表面均方根粗糙度为3~6nm,晶粒大小分布均匀,直径约为40~100nm。随着热处理温度的提高,BST薄膜的晶粒变大,表面粗糙度变大。     

X射线衍射分析热处理温度对透明导电膜结构与导电性能的影响

采用溶胶一凝胶法以铟、锡氯化物为前驱物制备不同热处理温度下的ITO膜，对制备的ITO膜样品进行X射线衍射分析。研究表明热处理温度对ITO膜的衍射峰相对强度、晶粒尺寸和晶格常数有较大的影响，随着热处理温度的增加，ITO膜随机取向增加，晶粒增大，晶格常数在400℃时畸变最小。热处理温度为450℃时ITO膜的择优取向较弱，晶粒较大，晶格畸变较小，ITO膜的方阻最小。     

溶胶-凝胶法制备高c轴取向纳米V_2O_5薄膜

采用溶胶-凝胶法,以二乙酰丙酮氧钒(VO(C5H7O2)2)为前驱物,通过提拉方式,在预镀非晶SiO2薄膜的硼硅玻璃上制备多晶纳米五氧化二钒(V2O5)薄膜。通过X射线衍射、傅里叶变换红外吸收光谱、紫外-可见-近红外光谱等表征手段对不同热处理条件下的样品进行了结构和光学性能分析。结果表明,热处理温度在350～550℃,无论是在空气中还是在氧分压为0.1Pa的氮气中,均能得到高c轴取向生长的纳米V2O5薄膜,结晶性能良好,晶粒尺寸分布在21～45nm,样品在810cm-1和1026cm-1附近存在对应于5价钒氧化物的红外吸收峰,在500nm出现强烈的带间吸收。与现有的溶胶-凝胶法相比,本实验选用的VO(C5H7O2)2是制备高c轴生长、结晶性好的纳米V2O5薄膜的理想前驱物。     

溶胶-凝胶法制备钛酸锶钡薄膜

采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法制备钛酸锶钡(BST)薄膜,采用快速热处理(RTA)对薄膜进行烧结。利用DSC、XRD、SEM等技术分析了钛酸锶钡凝胶的热解过程,以及不同溶胶浓度下薄膜的晶粒、晶相、介温特性。实验表明:低浓度的溶胶(0.05mol/L)所制备的薄膜具有较大的介电反常,其晶相具有(111)取向性;而用0.3mol/L的溶胶制备的BST薄膜,晶粒没有(111)取向;用0.05mol/L溶胶制备,使BST薄膜的介温特性得到很大的改善,介温变化率dε(ε·dT)在11°C左右可达6%。     

减反射薄膜的制备及其性能

使用射频溅射和溶胶-凝胶(Sol-Gel)两种方法在玻璃表面制备SiO2减反射薄膜,比较两种方法制备的薄膜减反效果.分析了Sol-Gel方法中溶胶浓度、陈化时间以及退火温度对薄膜透过率的影响.当溶胶浓度为0.4M、陈化时间为6天以及退火温度达450℃时,制得的样品透过率可达99.3%.采用红外光谱分析了SiO2溶胶及凝胶的结构变化过程,发现随着陈化时间和退火温度增加,Si-O-Si键增强.     

退火温度对ZnO掺杂ITO薄膜性能的影响

利用电子束蒸镀方法,在K8玻璃衬底上沉积ZnO掺杂ITO(ZnO-ITO)与ITO薄膜。研究不同退火温度对ZnO-ITO薄膜的微观结构的影响;对比分析了在不同退火温度条件下,ZnO-ITO和无掺杂ITO薄膜的光电性能。结果发现,ZnO-ITO薄膜具有较大的晶粒尺寸,随着退火温度的上升,晶体结构得到改善,表面粗糙度减小,薄膜的光电性能显著提高。ZnO-ITO薄膜经过500℃退火后得到最佳的综合性能,其表面均方根粗糙度(RMS)为32.52nm,电阻率为1.43×10-4Ω.cm;对442nm波长的光,透射率可达98.37%;与ITO薄膜相比,ZnO-ITO薄膜具有显著的抗PEDOT:PSS溶液腐蚀的能力。     

二氧化锡覆盖层对ITO透明导电薄膜热稳定性的改良

采用射频磁控溅射法在ITO玻璃表面沉积了一层15 nm左右的SnO2薄膜。利用霍尔效应测试仪、四探针电阻测试仪、场发射电子显微镜及紫外–可见–近红外光谱仪分析了所制薄膜的电学性质、表面形貌和光学性质。结果表明,在300~600℃退火后镀有SnO2覆盖层的ITO(SnO2/ITO)薄膜具有相对好的热学稳定性。在600℃退火后,ITO薄膜的方阻和电阻率分别为88.3Ω/□和2.5×10–3.cm,而此时,SnO2/ITO薄膜的方阻和电阻率仅为43.8Ω/□和1.2×10–3Ω.cm。最后,阐述了SnO2覆盖层提高ITO薄膜热稳定性的机制。     

Effect of Target Density on Microstructural, Electrical, and Optical Properties of Indium Tin Oxide Thin Films

In this paper, indium tin oxide (ITO) targets with different densities were used to deposit ITO thin films. The thin films were deposited from these targets at room temperature and annealed at 750°C. Microstructural, electrical, and optical properties of the as-prepared films were studied. It was found that the target density had no effect on the properties or deposition rate of radiofrequency (RF)-sputtered ITO thin films, different from the findings for direct current (DC)-sputtered films. Therefore, when using RF sputtering, the target does not require a high density and may be reused.     

Photoelectric properties of ITO thin films deposited by DC magnetron sputtering

As anti-reflecting thin films and transparent electrodes of solar cells,indium tin oxide（ITO） thin films were prepared on glass substrates by DC magnetron sputtering process.The main sputtering conditions were sputtering power,substrate temperature and work pressure.The influence of the above sputtering conditions on the transmittance and conductivity of the deposited ITO films was investigated.The experimental results show that, the transmittance and the resistivity decrease as the sputtering power increases from 30 to 90 W.When the substrate temperature increases from 25 to 150℃,the transmittance increases slightly whereas the resistivity decreases.As the work pressure increases from 0.4 to 2.0 Pa,the transmittance decreases and the resistivity increases.When the sputtering power,substrate temperature and work pressure are 30 W,150℃,0.4 Pa respectively,the ITO thin films exhibit good electrical and optical properties,with resistivity below 10^-4Ω·cm and the transmittance in the visible wave band beyond 80%.Therefore,the ITO thin films are suitable as transparent electrodes of solar cells.     

光学高分子薄膜纳米结构与性能关系的探讨

应用AFM及力曲线的统计方法(forcecurvemethod)和Tapping/Phase功能,比较系统地研究了Glass/ITO基底上旋涂厚度为5μm的非线性光学功能高分子薄膜。结果发现,不同基底对于薄膜结构及分子构象没有明显影响。客体分子(molecule-2)在常温条件下能够以氢键的方式镶嵌在主体高分子(molecule-1)链上的—OH官能团周围和相邻的分子链间,形成特征的纳米级带状结构。ITO基底上非线性光学功能高分子薄膜在160～180℃条件下和经3000V强电场极化后,客体分子和主体高分子不同程度地进行了化学交联反应,生成新的非线性光学高分子;薄膜的微观结构由常温时的带状结构变为纳米环状结构,膜表面呈现出均匀平滑的表面形貌,并获得了理想的电光性能信号。分子键合类型的变化使得薄膜的组分发生了变化,并引起了薄膜的微观结构的改变。力曲线的统计方法和Phase的相关信息为此提供了重要证据。     

基底温度对直流磁控溅射ITO透明导电薄膜性能的影响

用直流磁控溅射法制备透明导电锡掺杂氧化铟(ITO)薄膜,靶材为ITO陶瓷靶,组分为m(In2O3):m(SnO2)=9:1.运用分光光度计,四探针测试仪研究了基底温度对薄膜透过率、电阻率的影响,并用X射线衍射(XRD)仪对薄膜进行结构分析.计算了晶面间距和晶粒尺寸,分析了薄膜的力学性质.实验结果表明,在实验设备条件下,直流磁控溅射ITO陶瓷靶制备ITO薄膜时,适当的基底温度(200℃)能在保证薄膜85%以上高可见光透过率下,获得最低的电阻率,即基底温度有个最佳值.薄膜的结晶度随着基底温度的提高而提高.     

快速光退火对ITO薄膜结构和性能的改善

利用电子束蒸发技术在常温下制备ITO透明导电膜,在这种条件下很难得到性能良好的透明导电膜,试图通过研究快速光热退火下退火温度、退火时间对其性能的影响,致力于在低温退火工艺下改善薄膜性能.通过对退火后样品禁带宽度的计算得出随着退火温度或退火时间的增大,禁带宽度逐渐增大;对样品的微结构分析发现随着退火温度的提高或退火时间的延长,样品的微结构致密性提高,各晶向面间距和晶格常数逐渐趋于标准的晶体;但退火温度过高或退火时间过长反而不利于透明导电膜性能的提高,所以选取合适的退火温度和退火时闻是光退火下透光性和导电性都得到提升的关键.在200℃的退火温度下,退火12 min可实现样品的透光率在可见光范围内达到82%,电阻率ρ＝2.3×10-3Ω·cm.     

Patterning of transparent conducting oxide thin films by wet etching for a-Si:H TFT-LCDs

The patterning characteristics of the indium tin oxide (ITO) thin films having different microstructures were investigated. Several etching solutions (HC1, HBr, and their mixtures with HNO₃) were used in this study. We have found that ITO films containing a larger volume fraction of the amorphous phase show higher etch rates than those containing a larger volume fraction of the crystalline phase. Also, the crystalline ITO films have shown a very good uniformity in patterning, and following the etching no ITO residue (unetched ITO) formation has been observed. In contrast, ITO residues were found after the etching of the films containing both amorphous and crystalline phases. We have also developed a process for the fabrication of the ITO with a tapered edge profile. The taper angle can be controlled by varying the ratio of HNO₃ to the HC1 in the etching solutions. Finally, ITO films have been found to be chemically unstable in a hydrogen containing plasma environment. On the contrary, aluminum doped zinc oxide (AZO) films, having an optical transmittance and electrical resistivity comparable to ITO films, are very stable in the same hydrogen containing plasma environment. In addition, a high etch rate, no etching residue formation, and a uniform etching have been found for the AZO films, which make them suitable for a-Si:H TFT-LCD applications.     

快速热退火对ITO薄膜及LED芯片性能的影响

采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术在蓝宝石衬底上制备了GaN基LED外延层,采用磁控溅射法制备了氧化铟锡(ITO)薄膜,ITO薄膜用于制作与p-GaN的欧姆接触.研究了快速热退火温度为550℃,退火时间为200 s时,不同氧气体积流量对ITO薄膜性能及LED芯片光电性能的影响.结果表明:不通氧气时,ITO薄膜的方块电阻和透过率分别为33 Ω/口和93.1％,LED芯片出现电流拥挤效应,其电光转换效率只有33.3％;氧气体积流量为1 cm3/min时,ITO薄膜的方块电阻和透过率分别为70 Ω/口和95.9％,LED芯片的电流扩展不佳,其正向电压较高,电光转换效率为43.8％;氧气体积流量为0.4 cm3/min时,ITO薄膜的方块电阻和透过率分别为58 Ω/口和95.4％,LED芯片的电流扩展最佳,其亮度最高、正向电压最低,电光转换效率较高,为52.9％.