ITO透明導電薄膜的制備及其光電理論研究.pdf

1、本文通過溶膠-凝膠法和提拉工藝制備ITO薄膜。研究工作圍繞ITO溶膠制備、薄膜成形及退火、薄膜結構與成分分析，以及薄膜光電性能表征等四個方面開展。利用熱重-差熱分析儀(TGA-DSC)繪制ITO凝膠的熱重曲線，分析其相變過程，用X射線衍射(XRD)儀分析薄膜晶體的微觀結構，用掃描電鏡(SEM)及其附帶的能譜儀(EDS)分析薄膜斷口和表面的形貌及薄膜微區(qū)的化學成分，另外分別用四探針儀、紫外可見分光光度計對ITO薄膜的導電性和透光性進行表征

2、。本文同時探討了ITO薄膜光電性能的相關理論，包括ITO薄膜的晶體結構、能帶結構、導電機理及薄膜與電磁波相互作用的理論。研究表明：
　　 (1)ITO凝膠是非晶物質，ITO透明導電薄膜是In2O3相、由40nm～150nm的顆粒組成的體心立方晶體。在300℃下退火，ITO薄膜的衍射峰不突出。在400℃下退火制備的薄膜，已經(jīng)具有顯著的銦錫氧化物衍射峰，但衍射峰較弱。400℃、500℃和600℃時的衍射峰，其位置和強度與標準立方晶系

3、(In1.94Sn0.06)O3的衍射圖譜相一致，Sn作為摻雜劑已取代部分In進入In2O3的晶格中。
　　 (2)500℃下制備的薄膜，其(222)峰的晶面間距dhkl為2.9136nm，經(jīng)計算，其晶格常數(shù)為1.0093nm，與In2O3的晶格常數(shù)1.0117nm相近。
　　 (3)ITO薄膜的光電性能受到溶膠性質、薄膜成形和薄膜退火中的各個工藝參數(shù)的影響。透明導電綜合性能最佳的ITO薄膜制備參數(shù)為：以InCl3·4H

4、2O為銦鹽、乙二醇甲醚為溶劑、乙醇胺為添加劑([MEA]/[In]摩爾比為1.0)、SnCl4·5H2O為摻雜劑且[Sn]/[In]為10％，制備濃度為0.6mol/L的溶膠；提拉速度為20mm/min，在普通玻璃片上三次拉膜，150℃干燥15min，500℃退火30min。在該條件下制備的薄膜厚度為120nm、方阻為2.88KΩ/□，電阻率為3.45×10-2Ω·cm，在λ=550nm，透光率達到93.4％。薄膜光電性能和工藝條件基本