低阻高透过率ito薄膜的制备与性能

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1、低阻高透过率ITO薄膜的制备与性能王　刚　刘宏宇　赵　超　杨柏梁　黄锡珉摘　要　研究了直流磁控溅射法制备的ITO薄膜的光电特性与溅射工艺参数的关系以及退火处理对ITO薄膜光电特性的影响。在低衬底温度、低溅射功率下获得了优质的ITO薄膜，可见光透过率高于85%，在厚度为100nm时其方块电阻在150～200Ω/□之间,并且ITO薄膜的制备工艺完全与AMLCD中TFT器件的制作工艺兼容。关键词　直流磁控溅射　衬底温度　溅射功率　方块电阻　透过率　真空退火PreparationandCharacterizationofLowResis

2、tanceandHighTransmittanceITOFilmsWangGang，LiuHongyu，ZhaoChao，YangBailiang，HuangXimin(ChangchunInstituteofPhysics,ChineseAcademyofSciences,Changchun130021)(NorthLiquidCrystalEngineeringResearchandDevelopmentCenter,Changchun130021)(*DepartmentofElectricalEngineering,Ji

3、linUniversity,Changchun,130021)Abstract：Inthispaper,theopticalandelectricalpropertiesofITOfilmspreparedbyreactiveD.C.magnetronsputteringdependentonvarioussputteringtechnologyparametersareinvestigated.Theinfluenceontheoptical-electricalpropertiesofITOfilmsdependentonv

4、ariousoxygenpartialpressuresundervacuumannealedcircumstanceisalsoreported.WeobtainedhighqualityITOfilmswithappropriatesheetresistanceof150～200Ω/□(d=100nm)andtransmittanceofover85%whicharesatisfiedforAMLCDapplicationatlowsubstratetemperatureandlowsputteringpowercompat

5、iblewithTFTdevicespreparationtechnologyinAMLCDapplication.Keywords：D.C.magnetronsputtering　substratetemperature　sputteringpower　sheetresistance　transmittance　vacuumannealing1　引言　　锡掺杂氧化铟(ITO)薄膜是一种n型半导体材料，它具有较宽的带隙(3.5～4.3eV)，较高的载流子密度(1021cm-3)［1～4］。另外，ITO薄膜还具有许多其它优异的物理

6、、化学性能，例如高的可见光透过率和电导率，与大部分衬底具有良好的附着性，较强的硬度以及良好的抗酸、碱及有机溶剂能力。因此，ITO薄膜被广泛应用于各种光电器件中，如LCDs、太阳能电池、能量转换窗口、固态传感器和CRTs。　　ITO薄膜的制备方法很多，常见的有喷涂法［1］、真空蒸发［2］、化学气相淀积［5、6］、反应离子注入［7］以及磁控溅射［8］等。在这些方法中，溅射法由于具有良好的可控性和易于获得大面积均匀的薄膜，而被广泛应用于显示器件中ITO薄膜的制备［9～14］。溅射法制备ITO薄膜主要是利用直流(D.C.)［4,9］和射

7、频(R.F.)［8,11,12］电源在Ar-O2混合气体中产生等离子体，对In:Sn合金靶［4,9］或In2O3、SnO2氧化物靶或陶瓷靶［10～13］进行轰击，以便在各种衬底上获得ITO薄膜。当使用氧化物靶或陶瓷靶时也可以只在纯氩气中进行溅射。无论使用何种方法，制备工艺条件如靶中锡含量(靶浓度)、淀积速率、氧分压、衬底温度、溅射功率以及后退火处理都对ITO薄膜的光电特性有极大影响。优化这些工艺参数，可获得具有较高的电导率和可见光透过率的优质ITO薄膜。目前，在玻璃衬底上制备的ITO薄膜的电阻率和透过率分别可达到2×10-4Ω.

8、cm和90%以上［13］。　　但在有源矩阵液晶显示(AMLCD)应用中，如图1所示作为TFT开关器件像素电极的ITO薄膜，一般淀积在许多薄膜材料之上，其中有源层a-Si:H材料的性能好坏对TFT器件的整体性能影响很大，因此为了避免在淀积ITO薄膜时对以上薄膜材料