1-2研究動機與目的

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1、1-2研究動機與目的目前已有許多產業紛紛投入將塑膠基板取代傳統的玻璃基板以提高電子產品研發和製作的可撓性(flexibility)o因為塑膠基板相較於玻璃材料其本身具有更高的耐衝擊性(impactresistance),對於產品可以在使用上帶來更高的安全性，因此包括交通運輸、汽車工業、建築物外牆釉料和可撓性光電元件等皆有很大的應用市場。塑膠基板在建築業的應用方面，將亮光釉料鍍製於塑膠基板或傳統玻璃，其相較下能達到降低重量和提供更多元的設計自由度於複雜形狀產品開發。此外塑膠基板在平面顯示器、照明產品與能源應用方面，其可以開發更多的次世代新

2、產品，如具有可撓曲性的液晶/有機電激發光二極體(LCD/OLED)顯示器、可撓性OLED照明器材和可撓性太陽能電池板等。這類以塑膠材料為基板的顯示器或光電產品製作上，配合捲曲式(roll-to-roll)鍍膜製程，即可以進行量產性製作和大面積鍍膜，以降低生產成本，最後達到製作使用大量的可拋棄式消費性電子產品。相較之下，目前以玻璃材料為基板的顯示器產業，為了因應市場需要和示器經濟切割尺寸，每當進入另一個新產品世代，在製程上皆要投入相當高額的生產設備和足夠的廠房空間。近年來，氧化鋅材料取代錮錫氧化物(ITO)材料做為透明導電薄膜電極的研究漸

3、趨熱絡。推究其原因，主要是因為ITO的價格較為昂貴，並且本身具有毒性，會造成人體與環境的傷害。純氧化鋅薄膜其電阻值相當高，在室溫下幾乎絕緣，為了提升氧化鋅薄膜的導電性通常藉由摻雜鋁、錶、欽等，所摻雜的異價元素以取代鋅的晶格位置,並且提供自由電子，有效的提高載子濃度進而提高ZnO薄膜的導電性，但並非所有的摻雜元素皆能形成這種置換型態，也有可能以中性原子存在晶格中或晶界及表面上，導致無法提供有效的自由電子，因此在選擇摻雜元素時，必需考慮其離子半徑應小於且接近鋅離子半徑，且不與氧化鋅反應成次要化合物。本實驗選擇以鋁作為摻雜的元素其優點為(1)

4、資源豐富、無毒性、低成本、高化學穩定性。(2)AZO薄膜電阻率已有10_4Q-cm與可見光穿透率達到85%的水準(3)鋁以三價的形式存在，當A1摻雜ZnO時，因AF+離子會比Zn2+離子多出一個電子，故可提供一個自由電子增加其導電性。而其化學式則為[8]:A12O32A1罢+20：+0；+2因此摻入鋁原子後的AZO薄膜其晶格結構仍與未摻雜的氧化鋅薄膜相同，其次，摻入的鋁原子如果能有效取代鋅原子的位置，則能夠提供自由載子，提高載子濃度，降低其電阻率，且摻雜A1後，鋁原子會與氧原子形成AI2O3,而AI2O3可使其透光性增加。但摻雜過量的鋁

5、可能造成部份的鋁原子佔據晶格結構中之間隙位置而使結晶形，導致載子遷移率(Mobility)T降，因此鋁摻雜必需有一適當量。表1・2為各種不同元素摻雜氧化鋅，電阻率與載子濃度的整理表1・2各種不同元素摻雜氧化鋅，電阻率與載子濃度的整理[9]DopantDopingcontentResistivityCamerConcentration(at.%)(10'4Q-cm)(1020cm-3)Al1.6-3.21.315.0Ga1.7-6.11.214.5B4.62.05.4Y2.27.95.8In1.28.13.9Sc2.53.16.7Si8.

6、04.88.8Ge1.67.48.8Ti2.05.66.2Zi5.45.25.5Hf4.15.53.5F0.54.05.0為了得到更好的薄膜導電性與光穿透性，本研究結合金屬氧化物薄膜與金屬薄膜的優缺點，將兩種薄膜堆疊成三明治結構，形成金屬氧化物/金屬/金屬氧化物的透明導電膜。針對多層膜結構，探討金屬薄膜的厚度與不同金屬對透光性及電阻率的影響。在金屬的選擇上,由於導電率高的Ag、Cu和Al活性大，其中雖以Ag的導電性最好，但也最不穩定[10,11],三明治結構的透明導電薄膜中，即使有上下兩層氧化物薄膜的保護，長時間暴露在潮濕的環境中容易氧

7、化而使得Ag薄膜產生黑點。本研究利用雙靶式磁控濺鍍系統配合基板旋轉來沈積AZO/metal/AZO多層結構(multilayerstructure),在材料的選擇上以銅、鉗、作為金屬薄膜,平兩種金屬的導入對薄膜結構、熱穩定性及光電性質的研究。表1・3為常見光學塑膠與玻璃之特性比較，可選用作為濺鍍基板的塑膠材料有很多種，文獻指出如PC、PET、PES、PMMA等透明塑膠材料均被研究應用於濺鍍透明氧化物的基板表1・3常見光學塑膠與玻璃之特性比較項目GlassPCPETPESPMMA上匕重(g/cm2)2.21.21.331.31.2吸水率(

8、24hr%)—0.20.080.20.1可見光穿透率(％)10090889092熔點(9)1650220250210160連續耐熱溫度(°C)-11012018060〜99熱變形溫度(°C)-1481001