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薄膜人生

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AZO  

2008-06-02 11:32:25|  分类: 导电薄膜 |  标签: |举报 |字号 订阅

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ZAO薄膜是一种n型氧化物半导体材料,由于其大的载流子浓度和光学禁带宽度而表现出优良的光电特性。本实验采用射频磁控溅射工艺在无机玻璃衬底上制备ZAO薄膜,靶材为ZAO(3wt%Al2O3)陶瓷靶。系统研究了各工艺参数,如工作气压、射频功率、衬底温度和热处理条件对其结构和光电特性的影响。X射线衍射谱表明ZAO薄膜的(002)衍射峰的位置与纯ZnO晶体相比向低角度方向移动,薄膜中各晶粒具有六角纤锌矿晶体结构且呈c轴择优取向。原位制备的ZAO薄膜经热处理后电阻率降至7 5×10-4Ω·cm,可见光透过率在85%以上 

透明导电玻璃( Transparent Conductive Oxide, TCO )是在平板玻璃表面通过物理或者化学镀膜的方法均匀的镀上一层透明的导电氧化物薄膜。氧化物包括 CdO, ZnO, ZnO: M ( M =Al, Ga, In, F), ITO, FTO, Sb-SnO 2 (ATO) 等。 TCO 有两个主要指标:一是对可见光的高透过率 (T avg >80%), 另一个是高的导电率 (R <10 -3 Ω·cm) 。 

  透明导电氧化物的制备方法很多,目前有 磁控溅射、金属有机物化学气相沉积、喷雾热解、脉冲激光沉积、溶胶 - 凝胶法等。目前,效果最佳方法是(射频)磁控溅射,该工艺已经成熟,并用于 ITO 薄膜的商业化生产,但由于设备和靶材等价格较高,且不利于制备大面积的导电薄膜。成本更低廉的化学制备方法是未来透明导电氧化物玻璃的制备工艺的改进方向。 

  透明导电氧化物最早出现于 20 世纪初 , 但直到 1950 年前后出现了氧化基和氧化铟基薄膜后 , 透明导电玻璃才开始得到广泛应用。目前主要的应用领域有平面液晶显示( LCD )、电致发光显示( ELD )、电致彩色显示( ECD )、太阳能电池透明电极;由于它对光波的选择性(对可见光的投射和对红外光的反射)而用作热反射镜,用于北方寒冷地区的建筑玻璃窗起热屏蔽作用,节省能源消耗。还可用作透明表面发热器,在汽车、飞机等交通工具的玻璃窗上形成防雾除霜玻璃。另外,柔性衬底的 TCO 薄膜的开发使它的潜在用途扩大到制造柔性发光器件、塑料液晶显示器、可折叠太阳能电池以及作为保温材料用于塑料大棚、玻璃粘贴膜等。 

  导电薄膜的导电原理是在原本导电能力很弱的本征半导体中掺入微量的其他元素,就会使半导体的导电性能发生显著变化。这些微量元素被称为杂质,掺杂后的半导体称为杂质半导体。氧化铟锡( ITO )透明导电玻璃就是将锡元素掺入到氧化铟中,提高导电率,它的性能(主要包括电导率、可见光透过率)在目前是最好的,也被广泛用于我们日常使用的各类平板显示器的制作。 ITO 薄膜有复杂的立方铁锰矿结构,最低电阻率达 10 -5 Ω . cm 量级,可见光谱范围内平均光透射率 90% 以上。但是,由于铟为稀散元素,在自然界中贮存量少,价格较高,而且 ITO 应用于太阳能电池中时在等离子体中不够稳定,其他种类的透明导电氧化物的研究也就成为了一个研究热点。这方面氧化锌基薄膜的研究进展迅速,材料性能已可与 ITO 相比拟,结构为六方纤锌矿型。其中铝掺杂的氧化锌( AZO )薄膜研究较为广泛,它的突出优势是原料易得,制造成本低廉,无毒,易于实现掺杂,且在等离子体中稳定性好,因而有可能成为 ITO 的替代产品,尤其是在太阳能电池透明电极领域。另外,多元复合氧化物如钙钛矿相的 BaSnO 3 , SrSnO 3 也是 TCO 薄膜的一个研究方向。 

透明导电膜(TCO)目前最主要的应用是ITO膜,还有其他AZO,等,

ITO 薄膜是一种半导体透明薄膜, 它是氧化铟锡( indium t in ox ide) 英文名称的缩写。有学者将氧化铟系列( In2O 22SnO 2) 也称之为ITO 薄膜。作为透明导电电极, 要求ITO 薄膜有良好的透明性和导电性。所以, 此类材料的禁带宽度E g 一般都大于3 eV , 其掺杂组分要偏离化学计量比。ITO 薄膜的制备方法有蒸发、溅射、反应离子镀、化学汽相沉积、热解喷涂等, 但使用最多的是反应磁控溅射法[ 1, 2 ]。与其它透明导电薄膜相比, ITO 薄膜具有良好的化学稳定性、热稳定性以及良好的图形加工特性。

   。我们发现经过铯化处理的ITO 薄膜具有光电发射效应。其光电发射稳定, 有1. 71 ua/lm 的积分灵敏度, 寿命达千小时以上。这种ITO 薄膜的光电发射对于研制大面积的光电器件、平板显示器件会有较大的促进作用

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