高透明低发射率ITO薄膜的制备及其光电性能研究

发布时间：2021-02-08 15:29

　　目的研究磁控溅射工艺对ITO薄膜光电性能的影响,为制备高性能ITO薄膜提供数据和理论支撑。方法采用磁控溅射在PET基材上制备ITO薄膜,利用扫描电镜、X射线衍射仪、分光光度计、四探针、红外发射率测仪、Hall效应测试系统等,分析工艺参数对ITO薄膜光电性能的影响。结果随着氧气流量的增加,ITO薄膜在可见光区的透过率先增加,然后变缓,薄膜方块电阻先降低后升高;随着工作气压的增加,ITO薄膜的可见光透过率增加,薄膜方块电阻先下降后上升,电阻率先变小再增大,载流子浓度先增大后减小,红外发射率先减小后增大,晶体结构逐渐由晶态转变为非晶态;随着氩氧比的降低,薄膜红外发射率先降低,然后缓慢升高;随溅射时间的增加,薄膜的厚度逐渐增大,方块电阻、红外发射率和可见光透过率迅速下降,晶体结构逐渐由非晶结构转变为晶体结构。综合对比研究发现,当氧气流量为0.6 mL/min、工作气压为0.4 Pa、氩氧比为19.8∶0.2、溅射时间为80 min时,可获得综合性能优异的ITO薄膜,其可见光透过率大于80%,在8～14μm红外波段的辐射率小于0.2。结论磁控溅射工艺参数是决定薄膜综合质量的重要因素,通过严格控制... 

【文章来源】：表面技术. 2020,49(07)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

ITO薄膜可见光透过率随氧气流量的变化

ITO薄膜在可见光区的透光率随工作气压的变化如图2所示。结果显示，随工作气压的增加，ITO薄膜的可见光透明性增加。主要是由于在溅射过程中，氩离子的散射作用和对溅射原子的阻碍作用所致。氩离子与靶材原子发生碰撞，致使单位时间内沉积到基材上的ITO原子减少，薄膜厚度减小，透过率增加。方块电阻检测结果（表4）显示，随着工作气压的升高，薄膜方块电阻先下降后上升。可以推测，工作气压对于薄膜导电性能存在一个临界值。当气压小于临界值时，体系中等离子浓度不足，影响溅射效率，ITO电阻较大；气压大于临界值时，体系中等离子体浓度较大，造成离子间相互碰撞严重，导致薄膜内部缺陷增多，电阻变大。

为了解薄膜发射率的变化规律，研究了不同工作气压下ITO薄膜的Hall效应，结果如图5所示。ITO薄膜电阻率、载流子浓度检测结果显示，随着工作气压的升高，薄膜电阻率先变小再增大，载流子浓度先增大后减小。当工作气压为0.4 Pa时，ITO薄膜的电阻率和载流子浓度分别达到最小值和最大值。检测结果充分说明，薄膜导电性能与红外发射率具有密切关系。图4 工作气压对薄膜红外发射率的影响

【参考文献】：
期刊论文
[1]溅射时间对室温沉积ITO薄膜光电性能的影响[J]. 黄成亮,李永波,张勇,王明,张塬昆,贾增民.  人工晶体学报. 2015(04)
[2]工作气压对磁控溅射ITO薄膜性能的影响[J]. 任丙彦,刘晓平,李彦林,王敏花,羊建坤,许颖.  人工晶体学报. 2007(04)



本文编号：3024138