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1、第43卷第4期2004年7月厦门大学学报(自然科学版)VOL43No-4JournalofXiamenUniversity(NaturalScience)Jul・2004文章编号943820479(2004)0420496204ITO薄膜微结构对其光电性质的影响曾明刚
2、,陈松岩I陈谋智I王水菊2,林爱清I邓彩玲
3、(1•厦门大学物理学系2厦门大学分析和测试中心，福建厦门361005)摘要：采用磁控溅射法在玻璃衬底上沉积掺锡氧化钢(ITO)薄膜用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)技术和电
4、导率、透射光谱测试技术，研究真空低温退火后110薄膜微结构、薄膜电导率、光谱透射率的变化•研究表明，真空低温退火使得晶体微结构得到改善、晶体呈(222)择优取向,晶体的结晶颗粒变大•不同价态的Sn对In"的替代引起晶格结构和1TO薄膜的载流子浓度的变化，从而影响到薄膜的导电性和透射率，证明了真空退火下氧化锢薄膜微结构变化是影响薄膜电导率与透射率的主要原因，为研制新型光电器件的透明电极提供了参考•关键词:掺锡氧化锢(ITO)薄膜;磁控溅射;微结构中图分类号:TB43;TN3O5・8;TN304.2文
5、献标识码：A陪片用白玻璃，常规方法清洗•溅射时衬底温度为掺锡氧化錮(ITO)薄膜是宽禁带半导体材料，具有高电导率和可见光范围的高透射率，广泛应用到光电器件中如LCD、液晶显示器、太阳电池等.目前已采用的薄膜制备技术有:气相沉积、磁控溅射等.对ITO薄膜的导电机制，普遍认为In2O3中的氧空位是双电子能级，而ITO中的杂质Sn(5s)是导带下的单电子能级•氧空位和Sn(5s)共存,都对导带电子有贡献•在'硅衬底硫化锌发光薄膜器件"研制中〔心,用磁控溅射法制备ITO薄膜作透明电极,真空低温退火使薄膜中
6、的微结构变化，光电特性也获得改善•用XRD、XPS、电导率、透射光谱等测试技术，探索真空低温退火对ITO薄膜的微结构和光电特性的影响，为研制新型光电器件提供参考.1实验方法采用JS3X2100B型磁控溅射仪制备ITO薄膜•靶材1x126、SnO2的质量分数分别为95%、5%.测试90°C、溅射功率为100W，本底真空度为2.7刈0rPa氯气和氧气的分压比为9切;在真空度为4x10'3Pa下退火，退火温度为180°C;用D41211B/ZM型微控四探针测试仪测试薄膜的方块电阻;采用收稿日期：2003
7、207207基金项目:国家自然科学基金(60006004)，厦门大学自选课题基金(07007)资助作者简介:曾明刚(1978・)，男、硕士硏究生.SP2750i单色仪JD2441探测器及NCL数据采集系统测试材料的透射光谱用日本理学D/max2C型X射线衍射仪进行了XRD测试，CuKX作发射源(久=0.15406nm)，电压40kV，电流为30mA，扫描速率4?min;用美国PH乙Quantum2000X射线光电子能谱仪进行XPS测试，选用A1靶,激发源hv=l486.69eV，分析室真空度优于5
8、xlO7Pa,通过能选用23.5eV.2实验结果与讨论ITO薄膜样品,a为溅射后的,b为在真空度为30()2001000200100X20200100020()100°10203040506070£(j图1样品J、b、c、d的XRD谱图Fig.1TheXRDspectrumofsamplea.b.candd表1样品axbxcxcl在（222）.（440）晶面的一些参数Tab.1Someparametersofcrystalplane(222)and(440)insamplesa,b,c仪ncld怦
9、口口10（网J/nmFWHML?nmao?hma30.938(222)0.288800.14038.951.273(440)0.173800.2610.983b30.863(222)0.289480.20543.051.381(440)0.177680.071.0004c30.9(222)0.289140.17047.251.397(440)0.177630.0371.0049d30.902(222)0.289120.17545.951.400(440)0.177620.0281.0048从表1可
10、见：ITO薄膜真空｛氐温退火后呈（222）4xlO^Pa下、1809氐温退火0.5h的,c为同样条件退火1h的,d为同样条件下退火1.5h.图1是上述ITO样品的X射线衍射仪谱图，从XRD谱图可以看岀，退火前后的ITO薄膜都为In2O.的立方结构，1（*位于立方面心处,O2，分布在1（*的四面体空隙处，稳定态的In2O5中，O一是填满态•当部分四面体空隙中的成为无序，形成In2Ovx态、这些空位将对ln2O5薄膜的导电机理产生影响⑴.样品d在2&=16.2或b有一个强的衍射峰,对应
