低温ITO薄膜制备及光电特性的研究

第２卷第４期　

２　Ｏ　Ｏ　８年ｌ　２月　材料研究与应用　ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ　ＲＥＳＥＡＲＣＨ　ＡＮＤ　ＡＰＰＬＩＣＡＴＩ（）Ｎ　Ｖｏｌ｜２，ＮＯ．４　Ｄｅｃ．２　Ｏ　Ｏ　８　

文章编号：ｌ６７３—９９８１（２００８）Ｏ４一Ｏ４３７一Ｏ４　

ＳｉＣＩ４／Ｈ２为气源低温沉积多晶硅薄膜光电特性的研究　

刘丽娟　一，罗以琳　，林璇英　

（１．汕头大学物理系，广东汕头　５１５Ｏ６３；２．深圳市宇光高科新能源技术有限公司，广东深圳　５ｌ８ｌ１６）　

摘要：采用ＰＥＣＶＤ技术，通过改变射频功率制备了晶化率不同的多晶硅薄膜．对多晶硅材料光照稳　

定性的研究表明，晶化率较低的多晶硅稳定性好于普通非晶硅材料，但仍然存在着光衰减；晶化率较高　的多晶硅材料显示出稳恒光电导效应，不存在光衰退现象；光照时多晶硅材料的电导率增加，光注入后　

因光生载流子对缺陷态的填充使费米能级上移，激活能减小．　关键词：多晶硅薄膜；持续性光电导；晶化率　

中图分类号：（）４８４．３　文献标识码：Ａ　

多晶硅薄膜具有与ａ—Ｓｉ：Ｈ薄膜相似的对可见　

光吸收系数高的特性，同时又具有较高的载流子迁　

移率和光照稳定性等优点．优化的未掺杂的多晶硅，　

具有较好的光电特性和较低的制备成本，被广泛应　

用于大规模集成电路和半导体分立器件［１　］．多晶硅　

的光电导机理与单晶硅的不同，是多子效应的结果．　

多晶硅薄膜因存在晶粒间界，所以存在晶粒间界势　

垒．多晶硅薄膜的载流子输运和电导受晶粒间界势　

垒的控制．光照作用使晶粒内产生附加载流子，光生　

附加载流子在晶粒间界处通过界面陷阱复合，这一　

过程影响到界面的电荷并使晶粒间界的势垒高度降　

低，于是由晶粒间界势垒控制的多子电流增加，形成　

光电导．多晶硅薄膜的平均光电导率与晶化率、晶粒　

大小、光照强度、吸收系数、薄膜厚度、晶粒间界密度　

（陷阱密度）以及陷阱的俘获截面有关．本文研究了　

光照和结晶度对多晶硅薄膜电学特性的影响，这对　

多晶硅薄膜电导的研究具有一定意义．　

助　能　材　料　２０１３年第７期（４４）卷　

ＺｎＯ：Ｎｂ透明导电薄膜的制备及光电特性研究　

周爱萍，刘汉法，臧永丽　（山东理工大学理学院，山东淄博２５５０４９）　

摘　要：　采用直流磁控溅射法在玻璃衬底上沉积铌　掺杂氧化锌（ＮＺＯ）透明导电薄膜。通过ｘ射线衍射　（ＸＲＤ）、扫描电镜（ＳＥＭ）以及透射光谱等测试研究了　溅射功率对薄膜结构、形貌以及光电性能的影响。实　验结果表明ＮＺＯ薄膜是多晶膜，具有ＺｎＯ的六角纤　锌矿结构，最佳取向为（００２）方向。溅射功率从４０ｗ　增加到８０Ｗ时，薄膜的电阻率迅速下降；功率超过　８Ｏｗ时，电阻率趋于平稳。在溅射功率为１００Ｗ时，　电阻率具有最小值５．８９×１０　Ｑ・ｅｍ，光学带隙具有　最大值３．３９５ｅＶ。实验制备的ＮＺＯ薄膜附着性能良　好，在可见光范围内的平均透过率均超过８６．６　。　关键词：　ＺｎＯ：Ｎｂ薄膜；溅射功率；透明导电薄膜；　磁控溅射　中图分类号：０４８４．４　文献标识码：Ａ　文章编号：１００１－９７３１（２０１３）０７－１０１２－０３　１　引　言　透明导电氧化物（ＴＣＯ）薄膜因其优良的光电性　能而被广泛应用在各种光电器件中，如平面液晶显示　器和太阳能电池等口　］。如今最重要的透明导电氧化　物材料是Ｓｎ掺杂Ｉｎ　０。（ＩＴＯ），并且高质量的ＩＴＯ薄　膜通过溅射超高致密的陶瓷靶材已经获得产业化。随　着ＩＴＯ薄膜用量的不断增加，Ｉｎ资源不断减少，ＩＴＯ　薄膜的成本就会不断上升，而ＺｎＯ基透明导电膜则可　能成为ＩＴＯ薄膜的替代产品［３］。ＺｎＯ是Ⅱ一Ⅳ族直接　带隙半导体材料，室温下的禁带宽度约为３．３７ｅＶ。作　为一种本征的ｎ型半导体材料，ＺｎＯ通过施主掺杂，　如Ａ１、Ｇａ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｔｉ和Ｙ等［　，便可以获得较高的电　子浓度，而在可见光区域仍能保持较高的透射率。　近来，Ｉ　ｉｎ和Ｓｈａｏ等利用激光脉冲沉积（ＰＬＤ）方　法成功制备了铌掺杂氧化锌（ＮＺＯ）薄膜，并讨论了温　度以及掺杂比对薄膜性能的影响［１　¨］。而在ＺｎＯ基　薄膜的众多制备方法中，溅射法因薄膜结构致密、均　匀且适于大面积制备等优点，而被广泛应用口　。尝　试利用直流磁控溅射工艺在未加热的玻璃衬底上制备　ＺｎＯ：Ｎｂ薄膜，并研究溅射功率对薄膜结构和光电　性能的影响。　２　实　验　ＺｎＯ：Ｎｂ薄膜采用ＪＧＰ５００Ｃ２型高真空磁控溅　射仪制备。溅射所用陶瓷靶直径为７５ｍｍ，将纯度　为９９．９９　的ＺｎＯ粉末和Ｎｂ　Ｏ　粉末充分混合后压　制而成的，其质量分数分别为９８　和２　。在薄膜制　备过程中，靶与衬底之间的距离为６０ｍｍ，溅射时间为　３０ｍｉｎ，溅射压强为８Ｐａ。为了讨论溅射功率对薄膜光　电性能的影响，分别在４Ｏ、６Ｏ、８０、１００和１２０Ｗ的溅射　功率下制备了ＺｎＯ：Ｎｂ薄膜。在溅射之前，玻璃衬　底依次用无水乙醇擦拭、丙酮溶液超声清洗１０ｍｉｎ、无　水乙醇浸泡３０ｍｉｎ，超纯水中反复冲洗，干燥后放入溅　射室。　实验中，用ＳＧＣ一１０型薄膜测厚仪测量薄膜厚度　ｚ，用ＳＤＹ一４型四探针测试仪测量样品的方块电阻Ｒ，　根据Ｐ＝Ｒｌ计算得到薄膜的电阻率。用德国Ｂｒｕｋｅｒ　公司生产的Ｄ８　Ａｄｖａｎｃｅ型ｘ射线衍射仪（ＣｕＫａ　靶，　射线源为０．１５４０６ｎｍ）对薄膜的结构和生长取向特性　进行测量。样品的表面形貌用ＦＥＩ　Ｓｉｒｉｏｎ２００型热场　发射扫描电子显微镜观察。采用Ｔｕ一１９０１型双光束　紫外一可见分光光度计测量薄膜样品的光学透过率。　３结果与讨论　图１为在不同溅射功率下制备的ＺｎＯ：Ｎｂ薄膜　ｘ射线衍射图谱。　

透明导电ＩＴＯ薄膜的制备及光电特性的研究　

曹延军　

（延安职业技术学院，陕西延安７１６０００）　

摘要：采用溶胶一凝胶方法以Ｉｎ（ＮＯ。）。・４．５Ｈ　Ｏ和ＳｎＣ１　・５Ｈ　Ｏ为前驱物，用提拉法在石英玻　

璃基体上制备了ＩＴＯ透明导电薄膜。详细研究了不同掺Ｓｎ比例、不同金属离子浓度、不同提拉速度、不　

同烘烤温度对ＩＴ０薄膜光电特性的影响。结果表明，提拉法制备的薄膜在热处理过程中由凝胶状态向结　

晶态逐渐转变，方电阻随热处理温度的升高而降低；导电率随薄膜厚度的增加呈非线性增加。　

关键词：ＩＴＯ薄膜；溶胶一凝胶法；光电特性　

中图分类号：ＴＱ　１３４．３２　文献标志码：Ａ　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｏｐｔｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ　Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ　ＩＴＯ　Ｆｉｌｍｓ　

ＣＡ（）Ｙａｎｊｕｎ　（Ｙａｆｆａｎ　Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｙａｈ＇ａｎ　７１６０００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｐｔｉｃａｌ　ａｎｄ　ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ＩＴ（）ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ　ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ　ｆｉｌｍ　ｗｅｒｅ　ｓｔｕｄｉｅｄ．ＩＴ（）ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ　ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ　ｆｉｌｍｓ　ｗｅｒｅ　ｐｒｅｐａｒｅｄ　ｏｎ　ｓｕｂｓｔｒａｔｅ　ｏｆ　ｑｕａｒｔｚ　ｇｌａｓｓ　ｂｙ　ｗｉｔｈｄｒａｗ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｕｓｉｎｇ　ｓｏｌ—ｇｅｌ　ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｅｖｅｒｙ　ｆａｃｔｏｒ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｏｐｔｉｃａｌ　ａｎｄ　ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｉｌｅｓ　ｈａｄ　ｂｅｅｎ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｅ　ｗｉｔｈｄｒａｗｎ　ＩＴ（）ｆｉｌｍｓ　ｃｒｙｓｔａｌ—　ｌｉｚｅｄ　ｄｕｒｉｎｇ　ｈｅａｔ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ，ＩＴ（）ｆｉｌｍｓ　ｄｅｃｒｅａｓｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｏｆ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅ—　ｓｉｓｔｉｖｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｉｌｍｓ　ｃａｍｅ　ｄｏｗｎ　ｗｉｔｈ　ｔｈａｔ，ｔｈｅ　ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｗｉｔｈｄｒａｗｉｎｇ　ｔｉｍｅｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＩＴＯ　ｆｉｌｍｓ，Ｓｏｌ—ｇｅｌ　ｍｅｔｈｏｄ，Ｏｐｔｉｃａｌ　ａｎｄ　ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　

第３７卷第５期　２００８年９月　内蒙古师范大学学报（自然科学汉文版）　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｉｎｎｅｒ　Ｍｏｎｇｏｌｉａ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｅｄｉｔｉｏｎ）　ＶｏＩ＿３７　Ｎｏ．５　Ｓｅｐｔ．２００８　

溶胶一凝胶法制备ＩＴＯ薄膜及其光电特性研究　

潘洪涛，周炳卿，陈　霞，李力猛　

（内蒙古师范大学物理与电子信息学院，内蒙古呼和浩特０１００２２）　

摘要：以ＩｎＣ１。・４Ｈ　Ｏ和ＳｎＣ１　・５Ｈ。０为主要原料，采用溶胶一凝胶法和旋转涂膜工艺，在玻璃基片上制　备掺锡氧化铟透明导电薄膜（ＩＴＯ）．用紫外一可见透射光谱和四探针技术，研究了不同掺Ｓｎ量、不同热处理温度　和热处理时间对薄膜光学和电学性能的影响．实验结果表明，最佳工艺条件为掺Ｓｎ量１１　，热处理温度４８０℃，热　处理时间６０ｒａｉｎ．在最佳工艺条件下制备的ＩＴＯ薄膜可见光透过率达８２　以上，薄膜的方块阻为３９０ａ／口．　关键词：掺锡氧化铟薄膜；溶胶一凝胶法；光电性能；方块电阻　中图分类号：０　４８４．４　文献标识码：Ａ　文章编号：１００１－８７３５（２００８）０５－０６１９－０５　

透明导电薄膜被广泛应用于薄膜晶体管（ＴＦＴ）和液晶显示器件（ＬＣＤ）中［１　］，其中ＩＴＯ薄膜不仅具有　

优良的导电性和可见光透明性，而且具有加工性能好、膜层硬度高、耐磨耐蚀等特点，近年来在ＴＦＴ、ＬＣＤ、　红外辐射、反射、微波屏蔽、热镜薄膜等方面获得了广泛应用［３］．ＩＴＯ薄膜的制备方法很多，目前应用较广泛　

的有磁控溅射法　、化学气相沉积（ＣＶＤ）嘲、喷雾热分解法　以及近年来出现的溶胶一凝胶（ｓｏｌ—ｇｅ１）　

法　ｎ］．与其他方法相比，ｓｏｌ—ｇｅｌ法具有成本低、设备简单、工艺可控、有利于大面积成膜等优点．采用　ｓｏｌ—ｇｅｌ法制备ＩＴＯ薄膜通常以铟、锡的有机醇盐为前驱物，但原料价格较为昂贵．本文以成本低廉的　

ＩｎＣ１。・４Ｈ：Ｏ和ＳｎＣ１　・５Ｈ　Ｏ元机盐为前驱物，采用ｓｏｌ—ｇｅｌ旋涂法制备了ＩＴＯ薄膜，并用紫外一可见透射