磁控溅射制备In_2O_3-SnO_2薄膜与分析

选择In2O3与SnO2质量比1：1的靶材为溅射源，采用磁控溅射法沉积了ITO薄膜，讨论了溅射氩气压强、氧流量、基体温度对薄膜透射率和方阻的影响，深入分析了其机理。研究结果表明：溅射时采用低Ar压强更有利于降低ITO薄膜的电阻率，并确定最佳氩气压强为0．2Pa，厚度为120nm的ITO薄膜在可见光区的透过率可达到90％；氧流量能明显改变薄膜的性能，随着氧流量从0增加10L／min（标准状态下，下同），载流子浓度（N）则由3．2×10^20降低到1．2×10^19／cm^3，N值的变化与ITO薄膜光学禁带宽度（Eg）的变化密切相关。振子模型与实验结果吻合，并确定了ITO薄膜的等离子波长（λ=1510nm）。薄膜随方阻减小表现出明显的“B-M”效应。通过线性外推，建立了直接跃迁的（αE）^2模型，并确定了薄膜的Eg值（3．5～3．86eV）。

射频磁控溅射沉积ITO薄膜性能及导电机理

将In2O3和SnO2粉末按质量比1：1热压烧结制成靶材，采用射频磁控溅射制备了高性能的ITO薄膜。实验结果表明：氩气压强对薄膜的电阻率、可见光透射率TVITL有着重要的影响，其最佳值为0．2Pa。ITO膜的方阻、TVIL和颜色与膜厚有着密切的关系。提高基体温度ts可以改善薄膜的性能，在ts为200℃时，ITO薄膜的1k达到90％以上（含玻璃基体），方阻为13．1Ω／□。根据薄膜生长的3个阶段理论，建立了薄膜厚度与电阻率的关系：在ITO薄膜生长过程中，依次出现热发射和隧道效应、逾漏机制以及Cottey模型导电机理。由实验结果求得了临界厚度吐约为48-54nm，AFM表征结果进一步表明ITO薄膜随着厚度增加表现出不同的导电机理和尺寸效应。