热处理对磁控溅射法制备p-ITO(40 nm)薄膜特性的影响

为改善在实际生产中,p-ITO在膜厚较薄时所表现出的多种不良,如退火后膜质存在花斑不良、膜层易被刻蚀液腐蚀等,进行退火对p-ITO薄膜特性影响的研究。本实验利用磁控溅射法在玻璃基板上制备出40nm厚度的p-ITO膜,并在氮气环境中对膜层进行不同温度和时间的退火处理。分别采用XRD、AFM和SEM对p-ITO的结晶度和微观结构进行表征,并使用四探针(4-point probe,4P)和自动光学测试设备分别测试其方块电阻和光透射率。测试结果表明:pITO结晶温度相对于α-ITO存在严重滞后性;α-ITO(40nm)230℃已结晶充分,而p-ITO在230℃才开始结晶;p-ITO在230～250℃时结晶程度及均一性较差,导致多种特性的不稳定,比如膜质花斑状颜色差异(花斑不良),方块电阻、膜层厚度均一性差,膜层易受腐蚀等;退火温度提高到260～270℃时结晶基本完全,对薄膜的各种特性改善效果显著,如方块电阻降低、光透射率增加、花斑和腐蚀改善等。测试数据还反映出玻璃中部位置相对于边缘位置结晶程度差,可能原因为退火设备实际生产时玻璃中间位置热风阻力较边缘位置大,受热不充分导致。适当提高退火温度和时间,对pITO实际生产中遇到的多种不良有显著改善效果。