脉冲偏压占空比对磁控溅射制备ITO薄膜光电性能的影响
发布时间：2022-02-20 08:16
作为应用最为广泛的ITO透明导电薄膜一直是材料和电子领域研究的热点之一。实验利用磁控溅射方法制备了不同脉冲偏压占空比的ITO薄膜。采用X射线衍射仪（XRD）、场发射扫描电子显微镜（FESEM）、紫外-可见光分光光度计和霍尔效应测量仪分别对薄膜的微观结构、表面形貌和光电特性进行了测试分析。结果表明:占空比变化对ITO薄膜性能有着显著的影响。薄膜存在（211）（222）和（440）三个衍射峰,择优取向随着占空比的改变而改变,而且不同的占空比导致薄膜的晶粒尺寸发生了明显的变化。另外,随着占空比增加,薄膜的透过率和电阻率呈现非线性变化的趋势,薄膜在560纳米波段有97%的高透过率。当占空比为20%时,薄膜具有最低电阻率(2.70×10-4Ω·cm)和最高可见光平均透过率（89.58%）,此时薄膜的光电性能相对最佳。
【文章来源】：科技智囊. 2020,(08)
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
不同脉冲偏压占空比下ITO薄膜的XRD图谱
图1 不同脉冲偏压占空比下ITO薄膜的XRD图谱图2是不同脉冲偏压占空比条件下，ITO薄膜的透过率曲线。不同偏压占空比的ITO薄膜透过率变化不大，在整个可见光波段均表现出高于75%的透过率。其中10%、15%、30%占空比条件下制备的薄膜光学特性近似相同，而在20%占空比的条件下，薄膜透过率的峰值发生了偏移，透过率曲线整体向长波长方向发生移动（红移），这与薄膜的厚度发生变化有关。
图3显示了不同脉冲偏压占空比下ITO薄膜的电阻率变化。可以看出，电阻率变化并不是随着占空比的增加出现线性变化，而是随着占空比增加，电阻率先降低、然后升高、最后又降低。在10%的占空比条件下，ITO薄膜的电阻率达到了实验样本的最大值3.52×10-4Ω·cm，而当占空比为20%时，薄膜的电阻率达到最低，最低电阻率为2.70×10-4Ω·cm，此时薄膜导电性能最佳。为了进一步了解薄膜的电学性质变化，对薄膜的霍尔迁移率和载流子浓度进行了测试。图4为ITO薄膜的霍尔迁移率与脉冲偏压占空比的关系。从图中可以看出，在占空比从10%增大到30%的过程中，薄膜霍尔迁移率的变化规律不同于电阻率，呈现先降低、后升高、继续升高、再降低的趋势。在15%脉冲偏压占空比的条件下，薄膜的霍尔迁移率相对最低，20%的迁移率次之。而相对最高的迁移率出现在占空比为25%的条件下。图5为不同脉冲偏压占空比下，ITO薄膜载流子浓度的变化。和图4对比发现，薄膜的载流子浓度和霍耳迁移率随占空比变化的趋势正好相反。正是在载流子浓度和载流子迁移率的共同作用下，导致薄膜电阻率呈现如图3所示的变化趋势。
【参考文献】：
期刊论文
[1]占空比对磁控溅射纯Cr镀层微观组织结构的影响[J]. 李洪涛,蒋百灵,曹政. 真空科学与技术学报. 2010(02)
[2]ITO薄膜的微结构表征及其组分特性[J]. 蔡琪,曹春斌,江锡顺,宋学萍,孙兆奇. 真空科学与技术学报. 2007(03)
[3]直流磁控溅射陶瓷靶制备ITO薄膜及性能研究[J]. 夏冬林,杨晟,王树林,赵修建. 人工晶体学报. 2006(02)
[4]氨气和氮气气氛下热处理对ITO薄膜光电性能的影响[J]. 杨盟,刁训刚,刘海鹰,王天民. 稀有金属材料与工程. 2005(10)
[5]SnO2/ITO复合透明导电膜研究[J]. 宿昌厚,庞大文,张治国. 半导体学报. 1991(11)
本文编号：3634638
【文章来源】：科技智囊. 2020,(08)
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
不同脉冲偏压占空比下ITO薄膜的XRD图谱
图1 不同脉冲偏压占空比下ITO薄膜的XRD图谱图2是不同脉冲偏压占空比条件下，ITO薄膜的透过率曲线。不同偏压占空比的ITO薄膜透过率变化不大，在整个可见光波段均表现出高于75%的透过率。其中10%、15%、30%占空比条件下制备的薄膜光学特性近似相同，而在20%占空比的条件下，薄膜透过率的峰值发生了偏移，透过率曲线整体向长波长方向发生移动（红移），这与薄膜的厚度发生变化有关。
图3显示了不同脉冲偏压占空比下ITO薄膜的电阻率变化。可以看出，电阻率变化并不是随着占空比的增加出现线性变化，而是随着占空比增加，电阻率先降低、然后升高、最后又降低。在10%的占空比条件下，ITO薄膜的电阻率达到了实验样本的最大值3.52×10-4Ω·cm，而当占空比为20%时，薄膜的电阻率达到最低，最低电阻率为2.70×10-4Ω·cm，此时薄膜导电性能最佳。为了进一步了解薄膜的电学性质变化，对薄膜的霍尔迁移率和载流子浓度进行了测试。图4为ITO薄膜的霍尔迁移率与脉冲偏压占空比的关系。从图中可以看出，在占空比从10%增大到30%的过程中，薄膜霍尔迁移率的变化规律不同于电阻率，呈现先降低、后升高、继续升高、再降低的趋势。在15%脉冲偏压占空比的条件下，薄膜的霍尔迁移率相对最低，20%的迁移率次之。而相对最高的迁移率出现在占空比为25%的条件下。图5为不同脉冲偏压占空比下，ITO薄膜载流子浓度的变化。和图4对比发现，薄膜的载流子浓度和霍耳迁移率随占空比变化的趋势正好相反。正是在载流子浓度和载流子迁移率的共同作用下，导致薄膜电阻率呈现如图3所示的变化趋势。
【参考文献】：
期刊论文
[1]占空比对磁控溅射纯Cr镀层微观组织结构的影响[J]. 李洪涛,蒋百灵,曹政. 真空科学与技术学报. 2010(02)
[2]ITO薄膜的微结构表征及其组分特性[J]. 蔡琪,曹春斌,江锡顺,宋学萍,孙兆奇. 真空科学与技术学报. 2007(03)
[3]直流磁控溅射陶瓷靶制备ITO薄膜及性能研究[J]. 夏冬林,杨晟,王树林,赵修建. 人工晶体学报. 2006(02)
[4]氨气和氮气气氛下热处理对ITO薄膜光电性能的影响[J]. 杨盟,刁训刚,刘海鹰,王天民. 稀有金属材料与工程. 2005(10)
[5]SnO2/ITO复合透明导电膜研究[J]. 宿昌厚,庞大文,张治国. 半导体学报. 1991(11)
本文编号：3634638
本文链接：https://www.wllwen.com/guanlilunwen/gongchengguanli/3634638.html
