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1、综述X玻璃表面的透明半导体薄膜XX王承遇,陶瑛,王波(大连轻工业学院玻璃及无机新材料研究所,辽宁大连116001)摘要:对玻璃表面透明半导体薄膜的组成、纳米结构、性质和制造方法进行了综述,并探讨了研究和应用的趋势。关键词:半导体薄膜;镀膜;玻璃表面中图分类号:TQ171.73文献标识码:A文章编号:1000-2871(1999)04-0050-07TheTransparentSemiconductingFilmonGlassSurfaceWANGChengOyu,TAOYing,WANGBo(InstituteofGlassandInorganicNewMat
2、erials,DalianInstituteofLightIndustry,Dalian116001,China)Abstract:Thecomposition,nanostructures,properties,fabricationtechniqueoftransparentsemiconductingfilmonglasssurfacearereviewedinfhispaper.Thetrendofapplicationandresearchdevelopmentoftransparentsemiconductingfilmarediscussedas
3、well.Keywords:Semiconductingfilm;Coating;Glasssurface1导言近年来随着平面显示器、太阳能电池、电致变色镜(electrochromicmirrors)、热镜(heatmirrors)、智能窗(smartwindow)和薄膜电池的发展,需要透明的导电材料,于是玻璃表面透明半导体薄膜得到广泛应用,其结构、性能和制备的研究,引起人们的重视。玻璃表面透明半导体薄膜,通常指可见光透过率60%～90%、面电阻(方块电阻sheet-1-1resistance)10～100000Ω□(Ωperunitarea)。当膜厚200
4、nm时,面电阻10Ω□相当于电-1〔1〕〔2〕导率5000(Ωcm),有的文献上称其为导电膜(conductivecoating),但其电导率仍属于-1半导体范围内,至于面电阻为100000Ω□,则电导率更低了,所以我们称其为半导体薄膜3-9-1〔3〕比较合适〔一般半导体电导率为10～10(Ωcm)〕。X收稿日期:1999-02-20XX现在地址:WorldMineralsInc,Lompoc,CA93436,USA·50·玻璃与搪瓷27卷4期©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.All
5、rightsreserved.http://www.cnki.net玻璃表面的半导体薄膜有ITO(indium-tin-oxide)、TO(tin-oxide)、TAO(tin-antimony-oxide)、IO(indium-oxide)、CdO膜等,其中最常用的为ITO膜。在玻璃表面制备半导体薄膜的方法很多,其中工业上广泛应用的为磁控溅射,已生产出十几平方米大面积的ITO膜玻璃。各种不同用途的半导体薄膜所要求的光学和电学性质各异,而薄膜的性质与组成、结构及制备方法紧密相连,本文对玻璃表面半导体薄膜的组成、结构、性质、制备方法及其应用加以阐述,并就相互之间
6、关系进行探讨。2组成与纳米结构2.1半导体薄膜组成半导体薄膜分为单元组成和多元组成两类。化学计量的In2O3、SnO2和CdO均为宽禁带绝缘体,要其导电,必须使其产生组分缺陷或掺杂。单元组成的In2O3和SnO2膜即是通过组分缺陷而半导体化的。如金属In、Sn在反应3+3+溅射中由于氧量不足或经还原处理后生成不是化学计量的In2O3和SnO2,而是In2-x(In·2-4+4+〔4〕3+4+2e)·O3-x与Sn1-x(Sn·2e)O2,化学式中的x值由气氛决定,In·2e与Sn·2e中的电3+4+子分别与In和Sn联系是弱束缚的,可成为载流子而导电。4+4+
7、3+在In2O3中掺入Sn时,因为Sn的离子半径(0.74!)与In的离子半径(0.92!)相4+3+4+4+〔4〕近。故Sn可取代部分In,为保持电中性,Sn即俘获一个电子而成为Sn·e,即:4+3+4+3+In2O3+xSn→In2-x(Sn·e)O3+xIn⑴4+形成n型ITO半导体膜,禁带宽3.7～4.3eV。在In2O3中除了掺Sn外,还可以掺4+4+Ti、Zr。5+4+5+3+2-在SnO2中掺入Sb时,也可形成[Sn1-2xSbxSnx][O]的TAO半导膜。除上述二3+-2-元组成的半导体膜外,还有在CdO中掺In,或在阴离子中以部分F代O,如
8、In2O3中掺入NH4F称IOF膜,S
