电介质/金属/电介质结构透明导电薄膜的研究进展
发布时间：2021-11-05 16:33
电介质/金属/电介质（D/M/D）结构透明导电薄膜是经过独特设计的一类性能优良的透明导电薄膜,经过多年研究,其各项性能指标得到了极大地提高,其应用范围也在不断拓展,目前已可应用于诸多领域。主要论述了D/M/D多层透明导电膜的研究现状,包括膜层设计原理、材料选择机制,并总结了金属层厚度、金属退火温度对膜系结构、光学、电学性质的影响机制。
【文章来源】：功能材料. 2017,48(01)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
图１Ｄ／Ｍ／Ｄ结构透明导电薄膜的膜层设计和电路示意图
、电阻率为ρｍ，由式（１）得金属层电阻率为ρｍ＝ｄｍ（１ＲＤ／Ｍ／Ｄ－ｄ１＋ｄ２ρｄ）－１（２）金属的电阻要远小于介质层的电阻。假设Ｒｄ１＝Ｒｄ２＝１００Ｒｍ可推出ＲＤ／Ｍ／Ｄ＝５０５１Ｒｍ≈Ｒｍ可见Ｄ／Ｍ／Ｄ多层膜的导电能力主要取决于中间夹层。２．１．２Ｄ／Ｍ／Ｄ结构薄膜的能级结构分析以ＺｎＳ／Ａｇ／ＺｎＳ为例，Ｄ／Ｍ／Ｄ多层膜系的能级结构分析如图２所示。图２Ａｇ和ＺｎＳ接触前后的能带结构图Ｆｉｇ２ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｓｏｆｅｎｅｒｇｙｌｅｖｅｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆＡｇａｎｄＺｎＳＤ／Ｍ／Ｄ结构透明导电薄膜的导电机理跟掺杂理论密不可分，图２表示Ａｇ和ＺｎＳ接触前后的能级结构图，Ａｇ的功函数Ｗｍ＝４．４ｅＶ，ＺｎＳ的功函数是Ｗｓ＝７．０ｅＶ［３９］。Ｗｍ比Ｗｓ小得多，两者接触时，电子从Ａｇ向ＺｎＳ转移，使得费米能级保持一致，同时产生能带弯曲，在半导体表面形成电子积累层或反阻挡层，薄膜载流子浓度提高，电阻率降低，表面形成高电导区域。ＪｉａｎＬｅｎｇ等［１０］的研究还表明ＺｎＳ／Ａｇ／ＺｎＳ多层膜电阻率和面电阻随Ａｇ层厚度增加而骤减。从电子通道的角度来分析，介质粒子之间有很大的间隙，所以界面处的金属原子很容易扩散到介质层中。在外加测量电场测量电导率时，电子会选择在电阻较小的金属层通道内运动，使得Ｄ／Ｍ／Ｄ结构透明导电薄膜的导电性与金属接近，而在金属层完全形成膜且达到一定厚度之
膜［３５］、ＡＺＯ／Ｃｕ／ＡＺＯ结构多层膜［３６］、ＡＺＯ／Ａｕ／ＡＺＯ结构多层膜［３７］的光电特性，但性能不突出。２Ｄ／Ｍ／Ｄ结构透明导电复合薄膜设计的理论基础和材料选择２．１Ｄ／Ｍ／Ｄ结构透明导电复合薄膜设计的理论基础２．１．１Ｄ／Ｍ／Ｄ结构薄膜的结构和电学特性理论Ｄ／Ｍ／Ｄ结构多层膜是在衬底上先生长１层介质层，然后叠加１层金属层，最后再生长１层介质层。图１为Ｄ／Ｍ／Ｄ结构的膜层堆积和电路示意图。图１Ｄ／Ｍ／Ｄ结构透明导电薄膜的膜层设计和电路示意图Ｆｉｇ１ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｂｅｈａｖｉｏｒａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＤ／Ｍ／Ｄｍｕｌｔｉｌａｙｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ０１０５７廉吉庆等：电介质／金属／电介质结构透明导电薄膜的研究进展
【参考文献】：
期刊论文
[1]退火对ZnO/Cu/ZnO透明导电薄膜性能的影响[J]. 李文英,钟建,张柯,汪元元,尹桂林,何丹农. 材料工程. 2015(01)
[2]透明导电薄膜的研究进展[J]. 刘晓菲,王小平,王丽军,杨灿,王子凤. 激光与光电子学进展. 2012(10)
[3]Zn纳米粒子/ZnO纳米棒的光催化降解特性[J]. 洪勇,王树林,李来强,徐波,韩光强. 上海理工大学学报. 2010(02)
[4]氧化锌纳米材料的机械法制备及其光学性能研究[J]. 韩光强,王树林,陈星建,洪勇. 上海理工大学学报. 2008(06)
[5]Ag层的厚度对ZnO/Ag/ZnO多层膜性能的影响[J]. 李俊,闫金良,孙学卿,李科伟,杨春秀. 半导体学报. 2007(09)
[6]金属基复合透明导电膜的研究[J]. 贾芳,乔学亮,陈建国,李世涛,邱小林,吴长乐. 稀有金属. 2006(04)
[7]Ti过渡层对TiO2/Ag/TiO2复合多层膜热稳定性影响研究[J]. 王振国,蔡珣,陈秋龙,茅及放. 功能材料. 2006(02)
[8]金属基复合透明导电多层膜的研究进展[J]. 王振国,蔡珣. 机械工程材料. 2005(02)
[9]金属/电介质多层膜的光学特性[J]. 刘德义. 松辽学刊(自然科学版). 1999(01)
硕士论文
[1]新型叠层透明导电薄膜的研制[D]. 佐婧.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2013
[2]ZAO/Cu/ZAO透明导电薄膜的制备与特性研究[D]. 杨延林.中南大学 2012
[3]ZnO/Cu（Ag、Al）/ZnO多层膜的透射理论模拟及其实验研究[D]. 吴红琳.吉林大学 2010
[4]ZnO/metal/ZnO结构透明导电薄膜的研究[D]. 周荣富.杭州电子科技大学 2009
本文编号：3478145
【文章来源】：功能材料. 2017,48(01)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
图１Ｄ／Ｍ／Ｄ结构透明导电薄膜的膜层设计和电路示意图
、电阻率为ρｍ，由式（１）得金属层电阻率为ρｍ＝ｄｍ（１ＲＤ／Ｍ／Ｄ－ｄ１＋ｄ２ρｄ）－１（２）金属的电阻要远小于介质层的电阻。假设Ｒｄ１＝Ｒｄ２＝１００Ｒｍ可推出ＲＤ／Ｍ／Ｄ＝５０５１Ｒｍ≈Ｒｍ可见Ｄ／Ｍ／Ｄ多层膜的导电能力主要取决于中间夹层。２．１．２Ｄ／Ｍ／Ｄ结构薄膜的能级结构分析以ＺｎＳ／Ａｇ／ＺｎＳ为例，Ｄ／Ｍ／Ｄ多层膜系的能级结构分析如图２所示。图２Ａｇ和ＺｎＳ接触前后的能带结构图Ｆｉｇ２ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｓｏｆｅｎｅｒｇｙｌｅｖｅｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆＡｇａｎｄＺｎＳＤ／Ｍ／Ｄ结构透明导电薄膜的导电机理跟掺杂理论密不可分，图２表示Ａｇ和ＺｎＳ接触前后的能级结构图，Ａｇ的功函数Ｗｍ＝４．４ｅＶ，ＺｎＳ的功函数是Ｗｓ＝７．０ｅＶ［３９］。Ｗｍ比Ｗｓ小得多，两者接触时，电子从Ａｇ向ＺｎＳ转移，使得费米能级保持一致，同时产生能带弯曲，在半导体表面形成电子积累层或反阻挡层，薄膜载流子浓度提高，电阻率降低，表面形成高电导区域。ＪｉａｎＬｅｎｇ等［１０］的研究还表明ＺｎＳ／Ａｇ／ＺｎＳ多层膜电阻率和面电阻随Ａｇ层厚度增加而骤减。从电子通道的角度来分析，介质粒子之间有很大的间隙，所以界面处的金属原子很容易扩散到介质层中。在外加测量电场测量电导率时，电子会选择在电阻较小的金属层通道内运动，使得Ｄ／Ｍ／Ｄ结构透明导电薄膜的导电性与金属接近，而在金属层完全形成膜且达到一定厚度之
膜［３５］、ＡＺＯ／Ｃｕ／ＡＺＯ结构多层膜［３６］、ＡＺＯ／Ａｕ／ＡＺＯ结构多层膜［３７］的光电特性，但性能不突出。２Ｄ／Ｍ／Ｄ结构透明导电复合薄膜设计的理论基础和材料选择２．１Ｄ／Ｍ／Ｄ结构透明导电复合薄膜设计的理论基础２．１．１Ｄ／Ｍ／Ｄ结构薄膜的结构和电学特性理论Ｄ／Ｍ／Ｄ结构多层膜是在衬底上先生长１层介质层，然后叠加１层金属层，最后再生长１层介质层。图１为Ｄ／Ｍ／Ｄ结构的膜层堆积和电路示意图。图１Ｄ／Ｍ／Ｄ结构透明导电薄膜的膜层设计和电路示意图Ｆｉｇ１ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｂｅｈａｖｉｏｒａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＤ／Ｍ／Ｄｍｕｌｔｉｌａｙｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ０１０５７廉吉庆等：电介质／金属／电介质结构透明导电薄膜的研究进展
【参考文献】：
期刊论文
[1]退火对ZnO/Cu/ZnO透明导电薄膜性能的影响[J]. 李文英,钟建,张柯,汪元元,尹桂林,何丹农. 材料工程. 2015(01)
[2]透明导电薄膜的研究进展[J]. 刘晓菲,王小平,王丽军,杨灿,王子凤. 激光与光电子学进展. 2012(10)
[3]Zn纳米粒子/ZnO纳米棒的光催化降解特性[J]. 洪勇,王树林,李来强,徐波,韩光强. 上海理工大学学报. 2010(02)
[4]氧化锌纳米材料的机械法制备及其光学性能研究[J]. 韩光强,王树林,陈星建,洪勇. 上海理工大学学报. 2008(06)
[5]Ag层的厚度对ZnO/Ag/ZnO多层膜性能的影响[J]. 李俊,闫金良,孙学卿,李科伟,杨春秀. 半导体学报. 2007(09)
[6]金属基复合透明导电膜的研究[J]. 贾芳,乔学亮,陈建国,李世涛,邱小林,吴长乐. 稀有金属. 2006(04)
[7]Ti过渡层对TiO2/Ag/TiO2复合多层膜热稳定性影响研究[J]. 王振国,蔡珣,陈秋龙,茅及放. 功能材料. 2006(02)
[8]金属基复合透明导电多层膜的研究进展[J]. 王振国,蔡珣. 机械工程材料. 2005(02)
[9]金属/电介质多层膜的光学特性[J]. 刘德义. 松辽学刊(自然科学版). 1999(01)
硕士论文
[1]新型叠层透明导电薄膜的研制[D]. 佐婧.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2013
[2]ZAO/Cu/ZAO透明导电薄膜的制备与特性研究[D]. 杨延林.中南大学 2012
[3]ZnO/Cu（Ag、Al）/ZnO多层膜的透射理论模拟及其实验研究[D]. 吴红琳.吉林大学 2010
[4]ZnO/metal/ZnO结构透明导电薄膜的研究[D]. 周荣富.杭州电子科技大学 2009
本文编号：3478145
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