ito透明导电薄膜的制备及光电特性研究.doc

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1、ITO透明导电薄膜的制备及光电特性研究摘要：以氯化钢和氯化锡为前驱物，采用溶胶-凝胶法在玻璃基片上制备了1T0薄膜。硏究了掺锡浓度、热处理温度和热处理时间等工艺条件对IT0薄膜光电特性的影响。制备的IT0薄膜的方阻为300Q/□,可见光平均透过率为80%,电阻率为4X10-3Q・cm,其光电特性已达到了TN-LCD透明电极的要求。关键词：IT0薄膜；溶胶一凝胶法；方阻；透光率；液晶显示器1引言透明导电氧化物薄膜主要包括In、Zn、Sb和Cd的氧化物及其复合多元氧化物薄膜材料，具有禁带宽、可见光谱区光透射率高和电阻率低等特性。透明导电薄膜以掺锡氧化钢(IndiumTin0xide,ITO

2、)为代表，广泛地应用于平板显示、太阳能电池、特殊功能窗口涂层及其他光电器件领域。平板显示器市场广阔，被认为具有比半导体产业更高的增长率，特别是液晶显示器(LCD)具有体积小、重量轻、能耗低、无辐射、无闪烁、抗电磁干扰等特点，广泛应用于笔记木电脑、台式电脑、各类监视器、数字彩电和手机等电子产品，以全球显示器市场來看，LCD产值远高于其他显示器。透明导电薄膜是简单液晶显示器的三大主要材料之一，随着LCD产业的发展，市场对ITO透明导电膜的需求也随之急剧増大。ITO薄膜的制备方法多样，研究较多的制备方法为磁控溅射法，另外还有真空蒸发法、化学气相沉积法、喷涂法、溶胶一凝胶法等方法。其中,溶胶一

3、凝胶法的优点是生产设备简单、丁.艺过程温度低，易实现制备多组元且掺杂均匀的材料。采用溶胶一凝胶法制备ITO薄膜多以锢、锡的有机醉盐为前驱物。以钢、锡的无机盐为前驱物，采用溶胶一凝胶法制备的ITO薄膜，比以有机醉盐为前驱物的溶胶一凝胶法制备成本低，该方法制备ITO薄膜具有生产设备简单、成本低的优势。本文以氯化钢和氯化锡为前驱物，采用溶胶一凝胶法制备ITO薄膜，探索以钢、锡的无机盐为前驱物制备1TO薄膜的方法。1.0(□、G3)aJo§.52saI0.80.60.4021111*15101520253035Sndopingcontent/%图1掺锡浓度对方阻的影响2实验2.1溶液的配制按一

4、定比例称取适量前驱物(InC13・4H20和SnC14・5H20)溶于乙醉屮，并加入适量的蒸馆水，取R(水与钢锡盐的摩尔比)为25,经过搅拌配成均相溶液，将均相溶液在20°C下静置48h后形成透明溶胶。2.2IT0薄膜的制备将载玻片分别用洗洁将溶液、稀盐酸溶液进行超声清洗,再用去离子水多次超声清洗，干燥后备用。制膜时采用电膜法，甩膜速率为1500r/min,电膜时间20〜30s,甩膜后的载玻片置于管式炉内进行热处理，在玻璃基体上获得IT0薄膜。山于经一遍世膜、热处理所制备的ITO薄膜厚度较薄，电子在界血上发生漫反射対薄膜导电能力影响较大，采用在一块玻璃基板上多次甩膜、热处理的方法制备I

5、TO薄膜。实验中采用在一块玻璃基板上经过6遍甩膜和热处理的方法制备IT0薄膜。8279i丄丄丄丄』5101520253035Sndopingcontent/%图2掺锡浓度对透光率的影响2.3IT0薄膜的分析IT0薄膜的方阻山四探针法测最，透光率山平面光栅单色仪通过测最载:玻片制膜前后的透光率的比值求得，IT0薄膜厚度山质最法求得。3实验结果与讨论3.1掺杂浓度对1T0薄膜光电特性的娠响将掺锡浓度不同的溶胶在玻璃基板上分别Ml膜，然后将甩膜后的基板在45(TC热处理15min,制备掺锡浓度不同的ITO薄膜。图1为掺杂浓度对ITO薄膜方阴的影响关系

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8、］线。掺锡浓度较小和较大时ITO薄膜

9、方阻均较大，掺锡浓度在20%附近ITO薄膜方阻最小。这是山于通过锡离子掺杂，一方面会形成电了施上，另一方面又会引起晶格畸变，产生陷阱能级，形成电了•复合屮心。锡离子掺杂较少，电子浓度小，方阻较大；锡离子掺杂过度，陷阱态密度大，使电子复合増多，方阻较大；适度的锡离了掺杂提供了更多的电子，提高IT0薄膜的电导率，方阻较小。此实验结论与范志新等人得出的有关溶胶一凝胶法制备IT0薄膜的最佳掺杂量的理论结果3(Sn)=15.79%基本吻合。图2为掺杂浓度对ITO薄膜透光率(入=55(Jnm)的影响关系曲线。ITO薄膜透光率随着锡掺杂浓度增加，逐渐增大，ITO薄膜中锡离子含杲的增加有利于提高IT0

10、薄膜的透光率。10(□、C亠)、uouss-sal^Qos350400450500tTC图3热处理温度对方阻的影响3.2热处理温度对IT0薄膜光电特性的影响将掺锡浓度为20%（质最分数）的溶胶在玻璃基板上丿II膜，然后将丿11膜后的基板分别在不同的热处理温度下热处理15min,制备不同热处理温度条件下的ITO薄膜。图3为热处理温度对ITO薄膜的方阻影响关系曲线。热处理温度较低时ITO薄膜方阻较高，随若热处理温度的增加1TO薄膜的方阻宜线下降，热