Sn-In2O3和Nb-TiO2透明導(dǎo)電薄膜的結(jié)構(gòu)和電輸運性質(zhì)研究.pdf

1、透明導(dǎo)電氧化薄膜(TCO)是一種重要的光電材料,它具有高導(dǎo)電性且在可見光區(qū)具有光學(xué)透明性,在光電產(chǎn)業(yè)中有著非常廣泛的應(yīng)用。在眾多TCO材料中,Sn:In2O3(ITO)薄膜的應(yīng)用領(lǐng)域最廣、工業(yè)產(chǎn)量最大,而Nb:TiO2(NTO)薄膜則是一種近年來新發(fā)現(xiàn)的TCO薄膜。但是,之前對于ITO和NTO薄膜的研究主要集中在制備工藝對薄膜光電性能的影響上,缺乏對薄膜基礎(chǔ)物性的分析。因此,我們采用了射頻磁控濺射法制備了一系列濺射條件不同的ITO與NT

2、O薄膜,并對它們的結(jié)構(gòu)特性和電輸運性質(zhì)進(jìn)行探討,主要工作概括如下:
　　 ITO薄膜中Sn和In分別為+4和+3價,隨著濺射溫度的升高,薄膜的結(jié)晶質(zhì)量有所提高,最優(yōu)取向從(400)逐漸轉(zhuǎn)變到(222),晶粒尺寸逐漸增大,晶粒形狀也從橢圓形轉(zhuǎn)變?yōu)槿切?。在電輸運性質(zhì)方面,在高溫區(qū)(電阻率隨溫度升高而升高的區(qū)域)電聲子散射占據(jù)主導(dǎo)作用,在低溫區(qū)(電阻率隨溫度升高而降低的區(qū)域)電子-電子散射占主導(dǎo)作用。薄膜的負(fù)磁電阻來源于弱局域效應(yīng),

3、而正磁電阻則源于洛侖茲力。
　　 NTO薄膜中Ti與Nb分別為+4和+5價。在基底溫度小于998 K時,薄膜為銳鈦礦結(jié)構(gòu)且結(jié)晶質(zhì)量隨基底溫度升高而變好,當(dāng)基底溫度增至1073 K時,薄膜為銳鈦礦和金紅石的混合相。對于導(dǎo)電性最好的薄膜,我們發(fā)現(xiàn)相對于電聲子散射作用,彈性電子散射與電聲子散射的相互作用在其電輸運機制中占有主導(dǎo)作用。對于具有混合相的薄膜,我們發(fā)現(xiàn)在80 K到300 K的溫度范圍內(nèi),薄膜的電輸運機制為漲落引起的隧穿效應(yīng)；