薄膜电子学的应用课件.ppt

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1、薄膜电子学的应用金浩Oct.28,2011纲要透明导电薄膜（TCO）薄膜太阳能电池SAW及FBAR器件纲要透明导电薄膜（TCO）薄膜太阳能电池SAW及FBAR器件透明导电薄膜(TCO)之原理及其应用发展1.ITO及各种透明导电氧化物材料的介绍透明导电氧化物(TransparentConductiveOxide,TCO)2.TCO的导电原理3.TCO的光学性质4.TCO薄膜之市场应用及发展Outline1.ITO及各种透明导电氧化物材料的介绍透明导电氧化物(TransparentConductiveOxide,TCO)2.TCO的导电原理

2、3.TCO的光学性质4.TCO薄膜之市场应用及未来发展什么是透明导电薄膜?在可见光波长范围内具有可接受之透光度?以flatpaneldisplay而言透光度愈高愈好?以solarcell而言太阳光全波长范围之透光度及热稳定性具有导电特性?电阻率(resistivity)越小越好，通常ρ<10-4Ωcm?一般而言，导电性提高，透光度便下降，反之亦然。可见光范围具有80%以上的透光率，其电阻率低于1×10-4Ωcm，即是良好透明导电膜。纯金属薄膜?Au、Ag、Pt、Cu、Al、Cr、Pd、Rh，在<10nm厚度的薄膜，均有某种程度的可见

3、光透光度早期使用之透明电极缺点：光的吸收度大、硬度低、稳定性差透明导电薄膜透明导电薄膜金属化合物薄膜(TCO)泛指具有透明导电性之氧化物、氮化物、氟化物a.氧(氮)化物：In2O3、SnO2、ZnO、CdO、TiNb.掺杂氧化物：In2O3:Sn(ITO)、ZnO:In(IZO)、ZnO:Ga(GZO)ZnO:Al(AZO)、SnO2:F、TiO2:Tac.混合氧化物：In2O3-ZnO、CdIn2O4、Cd2SnO4、Zn2SnO4HistoryofTCO1907年最早使用CdO材料为透明导电镀膜，应用在photovoltaiccel

4、ls.1940年代，以SprayPyrolysis及CVD方式沉积SnOx于玻璃基板上.?1970年代，以Evaporation及Sputtering方式沉积InOx及ITO.1980年代，磁控溅镀﹙magnetronsputtering﹚开发，为低温沉膜制程，不论在玻璃及塑料基板均能达到低面阻值、高透性ITO薄膜.1990年代，具有导电性之TCO陶瓷靶材开发，使用DC磁控溅镀ITO，使沉积制程之控制更趋容易，各式TCO材料开始广泛被应用.2000年代，主要的透明导电性应用以ITO材料为主，磁控溅镀ITO成为市场上制程的主流.透明导电薄

5、膜主角--ITO中文名称：铟锡氧化物英文全名：IndiumTinOxide（ITO）成分：掺杂锡之铟氧化物(Tin-dopedIndiumOxide)年代：1934年被美国铟矿公司最早合成出来世界最大ITO薄膜制造国：日本选用率：在TCO材料中，75%应用在平面显示器主要应用：平面显示器、透明加热组件、抗静电膜、电磁、防护膜、太阳能电池之透明电极、防反光涂布及热反射镜(heatreflectingmirror)等电子、光学及光电装置上。ITO是什么？ITO＝IndiumTinOxide(In2O3＋SnO2)?ITO的成分＝90wt%I

6、n2O3与10wt%SnO2混合物WhychooseITO?在TCO材料中有最佳的导电性(电阻率低)在可见光波段有良好的透光度良好的耐候性，受环境影响小大面积镀膜制程容易(成熟)蚀刻制程容易(成熟)成本低?ITO之组成及特性ITO组成在In2O3/SnO2=90/10时?最低的电阻率及最高的光穿透率ITO组成在In2O3/SnO2=90/10时最快的蚀刻速率ITO成膜时基板温度：200ºCITO成膜时基板温度：RTITO之组成及特性铟(In)矿的主要应用数据源：工研院经资中心各种TCO材料--ZnO系透明导电膜主要成员：ZnO(3~5×

7、10-4Ω-cm)ZnO:In(IZO)(2~4×10-4Ω-cm)、ZnO:Ga(GZO)(1.2×10-4Ω-cm)、ZnO:Al(AZO)(1.3×10-4Ω-cm)、ZnO:Ti特点：1.ZnO矿产产能大。2.价格比ITO便宜(>200%costsaving)。3.部分AZO靶材可在100%Ar环境下成膜，制程控制容易。4.耐化性比ITO差，通常以添加Cr、Co于ZnO系材料中来提高其耐化性。1.ITO及各种透明导电氧化物材料的介绍透明导电氧化物(TransparentConductiveOxide,TCO)2.TCO的导电原理

8、3.TCO的光学性质4.TCO薄膜之市场应用及未来发展TCO薄膜的导电原理(n-typeTCO)--ITOIn2O3为氧化物半导体，加入SnO2作为杂质参杂，可以产生一个导电电子In2O3晶格中之氧缺陷(O