直流磁控溅射氧化铟锡薄膜的低温等离子退火研究

提出了一种可显著改善室温下直流磁控溅射氧化铟锡(ITO)薄膜晶体结构、光学和电学性能的后处理方法,将ITO薄膜分别置于氩气、氨气和氧气中进行低温等离子体退火处理.同单纯的退火处理相比,在3种气氛下,低温等离子退火均可使室温溅射沉积的ITO薄膜在相对低的温度(150℃)时,由非晶态转变为晶态,其相应的电学和光学性能都有较大的提高.实验证明:氨气气氛下退火温度为350℃时,玻璃衬底上ITO薄膜在波长为600 nm的可见光区内的透光率可达88.5%;薄膜表面的针刺很少,表面平整度小于2.08 nm;方块电阻由348.7Ω降到66.8Ω,相应的电阻率由4.1×10-3Ω.cm降到7.9×10-4Ω.cm.该方法更能满足柔性有机聚合衬底的ITO薄膜对低温退火的要求.

氧化铟锡薄膜在光学太阳反射镜上的应用

研究了光学太阳反射镜抗静电放电用氧化铟锡薄膜的设计原则 .理论分析和实验结果表明 ,在将氧化铟锡 (ITO)薄膜应用于光学太阳反射镜 (OSR)表面防静电放电时 ,ITO薄膜的表面方阻R□ 不能小于 5kΩ·□ - 1,否则会导致OSR的太阳光谱吸收率增加 .建议取R□ =5～ 10 6 kΩ·□ - 1,薄膜厚度d =(15 0～ 2 0 0 )× 10 - 10 m .同时必须保证ITO薄膜接地效果良好 ,否则会使OSR表面充放电现象更加严重 .

磁控溅射陶瓷靶制备氧化铟锡薄膜的XPS和AFM研究

研究了磁控溅射陶瓷靶制备的氧化铟锡薄膜的微观结构和光电性能;给出了它的XPS、AFM分光光度计测试结果。结果表明:氧化铟锡膜内部Sn以SnO2相存在,In以In2O3相存在,含量分别在5.8%和85.0%左右;薄膜表面十分致密,呈多晶球状微粒均匀分布,平均粒径为50nm;可见波段光透过率全部超过80%,近红外反射率也较高,在2500nm处达到70%,电阻率为2.7×10-4Ω·cm,禁带宽度Eg≥3.35eV。

氧化铟锡薄膜隔热效果的计算与分析

分析了氧化铟锡薄膜应用于玻璃领域隔热节能的前景。利用MATLAB高级计算机语言,拟合了大气层外的太阳辐射光谱,给出了氧化铟锡薄膜隔热效果的计算公式与结果。

工艺参数对氧化铟锡薄膜光电性能的影响

研究了磁控溅射陶瓷靶制备氧化铟锡薄膜时优化工艺参数的重要性,通过实验和理论分析了几个主要工艺参数对氧化铟锡薄膜光电性能的影响,给出了基底温度、溅射电压、氧含量等参数的最佳范围。结果表明,只有当工艺参数位于最佳范围时,才能制备出光电性能最佳的氧化铟锡薄膜。

基于氧化铟锡薄膜的医用护目镜加温除雾技术研究

为了解决传统除雾方法在抗击新冠肺炎疫情的过程中所出现的除雾时效短且效果不稳定等问题,该文提出一种基于氧化铟锡(Indium tin oxide,ITO)薄膜的医用护目镜加温除雾技术。该技术提出了加温除雾装置系统方案,并利用ANSYS软件模拟该除雾技术的使用环境并分析对应的温度场,获得了针对不同室温所需的除雾参数,同时以仿真结果为参考,进行了除雾效果验证试验,得到了不同环境温度下的最佳除雾温度。试验结果表明,该文提出的护目镜ITO薄膜加温除雾技术能有效延长除雾时间,且能保持除雾效果的稳定性。

铝栅极降低氧化铟锡薄膜表面电阻

大面积钙钛矿电池组件效率一直比小面积电池最高效率低10%左右,其中透明导电氧化物(TCO)电极的横向电阻是构成串联电阻增加的主要因素。本文采用湿法刻蚀的方法在超白玻璃上制备了深达1-2μm的凹槽,横向宽度最小为10μm,随后蒸镀金属铝,射频溅射沉积氧化铟锡(ITO)薄膜,通过调控刻蚀各参数,得到良好的铝栅极形状。对比分析有无铝栅极的ITO薄膜,结果表明,有铝栅极的ITO薄膜相较无铝栅极的ITO薄膜,平均透过率下降约3.5%,横向电阻从17.4Ω降至2.4Ω,得到明显改善。并可通过调控刻蚀厚度,可使横向电阻进一步降低,从而显著提升ITO薄膜在太阳能电池领域里作为透明导电电极时横向电子收集能力,对以玻璃为基底的薄膜太阳能电池大面积产业化应用提供了可能。

超薄非晶氧化物半导体薄膜的制备及光学带隙调控综合实验设计

为提升学生创新素养,通过将科研内容融入实验教学,设计了超薄非晶氧化物半导体薄膜的制备及光学带隙调控实验。采用磁控溅射的方法在石英衬底上制备非晶铟锡氧化物半导体薄膜,通过材料表征研究厚度对薄膜晶体结构、表面形貌和光学特性的影响。实验结果表明,薄膜厚度影响成膜的表面粗糙度,同时薄膜的光学带隙随膜厚增加而减小。该创新实验涵盖了材料制备、表征及机理分析,涉及半导体、材料学、光电子等多个学科领域,且结合实际科研内容,提高了学生的科研积极性,有助于培养学生创新思维,提高理论与实践相结合的能力。

可鉴别室内有害气体的铟锡氧化物薄膜气敏特性研究

采用无机试剂SnCl2 ·2H2 O及InCl3·4H2 O为原料 ,用溶胶 -凝胶提拉法制备了铟锡比不同的氧化铟锡薄膜构成的气敏传感器阵列 ,并对薄膜的电学性能及气敏性能进行了表征。结果表明 ,不同铟锡比组成的氧化铟锡薄膜不但载流子浓度不同 ,而且导电类型也不同 ,即阵列中每个传感器薄膜的载流子浓度和导电类型是不同的。当气体分子与阵列中的传感器表面接触时 ,由于载流子种类、载流子浓度、费米能级等的不同 ,导致电荷转移情况也不同 ,使得阵列具有很好的选择性。通过对甲醛、苯、甲苯、二甲苯的测试 ,证明此阵列对四种室内污染气体具有较好的选择性。

玻璃基底上氧化铟锡薄膜的光致发光性能

用直流磁控溅射法在190℃玻璃基底上制备了氧化铟锡(ITO)薄膜,利用荧光分光光度计研究了ITO薄膜的光致发光性能。结果表明,室温下ITO薄膜在波长250 nm光源的激发下,分别在467 nm和751 nm处观察到了发光强度较强的蓝光宽带和强度较弱的红光带。上述发光峰的出现分别和ITO薄膜中的氧空位、铟空位等缺陷在禁带中形成的能级有关,其中氧空位形成的施主能级位于导带下1.2 eV处,而铟空位形成的受主能级位于价带下1.65 eV处。

1064nm激光对氧化铟锡薄膜的损伤研究

液晶光学器件在激光光束精密控制上具有重要应用前景,氧化铟锡(ITO)薄膜作为液晶光学器件的透明导电电极,是液晶器件激光损伤的薄弱环节。为此,建立了ITO薄膜激光热损伤物理模型。理论计算结果表明:1 064nm激光对ITO薄膜的损伤主要为热应力损伤;连续激光辐照下,薄膜损伤始于靠近界面的玻璃基底内;脉冲激光辐照下,温升主要发生在光斑范围内的膜层,薄膜损伤从表面开始。利用泵浦探测技术,研究了ITO薄膜的损伤情况,测量了不同功率密度激光辐照后薄膜的方块电阻,结合1-on-1法测定了ITO薄膜的50%损伤几率阈值。实验结果表明:薄膜越厚,方块电阻越小,激光损伤阈值越低;薄膜未完全损伤前,方块电阻随激光功率密度的增加而增大。理论计算与实验结果吻合较好。设计液晶光学器件中的ITO薄膜电极厚度时,应综合考虑激光损伤、透光率及薄膜电阻的影响。

热退火处理对氧化铟锡薄膜光电特性的影响

应用电子束蒸镀氧化铟锡(ITO)薄膜,在氮气环境中对ITO膜进行不同温度下快速热退火(RTA)处理。采用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)技术、扫描电子显微镜(SEM)、可见光分光谱仪、四探针测试仪测试了快速热退火处理对电子束蒸镀制备ITO薄膜的晶向、微结构、组分、光电特性的影响。分析结果表明,退火温度升高,有利于Sn释放5s轨道上的电子,Sn^(4+)取代In^(3+)形成新的化学键。此外,退火温度升高还提升了Sn、In原子的结合能,改变了Sn、In的氧化程度,增加了ITO薄膜晶体的载流子浓度和迁移率,改善了ITO薄膜晶体晶格畸变、缺陷密度与致密性,促进晶格失配的恢复。在450℃温度下快速热退火可获得光电特性较好的ITO薄膜。

溅射气压对铟锡锌氧化物薄膜晶体管性能的影响

利用射频磁控溅射技术,在不同溅射气压下制备了铟锡锌氧化物薄膜晶体管(ITZO TFT),分析了ITZO TFT电学性能随气压的变化规律。研究结果表明:非晶ITZO TFT的工作模式均为耗尽型;随着气压的增大,亚阈值摆幅及阈值电压先减小后增大、场效应迁移率逐渐减小,这是由载流子浓度和界面缺陷密度两方面因素共同决定的。溅射气压为0.4 Pa时,ITZO TFT综合性能最好,场效应迁移率高达24.32 cm^2/V·s,亚阈值摆幅为1.10 V/decade,电流开关比达到10~6。此外,ITZO有源层在可见光范围内的平均透过率超过80%,光学带隙值在3.2~3.4 eV之间,随气压的升高先减小后增大。

氧化铟锡(ITO)薄膜溅射生长及光电性能调控

目的选取影响氧化铟锡(ITO)薄膜生长关键的3种参数,即薄膜生长的氧气流量、薄膜厚度和热处理退火,系统研究其对ITO薄膜光学和电学性能的影响规律。方法采用直流溅射法,在氩气和氧气混合气氛中溅射陶瓷靶材制备ITO薄膜样品。利用真空热处理技术对所制备的ITO薄膜进行真空退火处理。通过表面轮廓仪测试厚度、X-射线衍射仪(XRD)表征结构、X-射线光电子能谱仪(XPS)分析元素含量、分光光度计测试透过率和四探针测试薄膜方块电阻,分别评价薄膜厚度、光学性能和电学性能,并对比研究热处理对薄膜结构和光电性能的影响规律。结果电阻率随氧气流量的增加呈现出先缓慢后急剧升高的规律,在氩气和氧气流量比为150∶8时,可得到400 nm厚、电阻率为8.0×10^(-4)Ω·cm的ITO薄膜。厚度增加可降低薄膜电阻率,氧气流量的增加可明显改善薄膜透光性。通过真空热处理可提高室温沉积ITO薄膜的结晶性能,较大程度地降低电阻率。在真空热处理条件下增大薄膜厚度可降低薄膜电阻率,氧气流量增加不利于ITO薄膜电阻率的降低。在氩气和氧气流量为150∶6条件下制备的ITO薄膜,经500℃真空热处理后电阻率可达到最低值(2.7×10^(-4)Ω·cm)。结论通过调控氧气流量和厚度来优化ITO薄膜的结构和氧空位含量,低温下利用磁控溅射法可制备光电性能优异的ITO薄膜;真空热处理可提高薄膜结晶性能,通过氧气流量、厚度和热处理温度3种参数调控可获得最低电阻率的晶态ITO薄膜(2.7×10^(-4)Ω·cm),满足科技和工程领域的需求。

铟锡氧化物薄膜的生产现状与应用

介绍了铟锡氧化物（ＩＴＯ）薄膜的特征，主要生产工艺及其在汽车、宇航、建筑、电子、太阳能等领域的应用。

铟锡氧化物薄膜载体材料在不同介质溶液中的电学稳定性

背景:在电化学基因芯片中,对载体材料铟锡氧化物薄膜的化学修饰、DNA杂交反应等需要在不同的介质溶液中进行,而各种介质溶液腐蚀会对其性能产生较大的影响,甚至出现性能劣化或失效现象。目的:观察铟锡氧化物薄膜载体材料在NaOH、NaCl、Na2SO4、H2SO4介质溶液中的电学稳定性。方法:针对用于电化学基因芯片载体材料的铟锡氧化物薄膜,利用相对电阻变化(ΔR/R)方法观察了铟锡氧化物薄膜在温度分别为25℃和50℃、浓度为1mol/L的NaOH、NaCl、Na2SO4、H2SO4介质溶液中的电学稳定性。结果与结论:在4种介质溶液中,铟锡氧化物薄膜ΔR/R值显示出了相同的变化规律。随着浸泡时间的延长,薄膜的ΔR/R值持续增大,导电性能下降;而随着介质溶液温度的升高,薄膜电学稳定性显著下降,出现了薄膜电学性能失效现象;在4种介质溶液中,铟锡氧化物薄膜电学稳定性从好到差依次为:NaOH>Na2SO4>NaCl>H2SO4,出现上述现象的主要原因是薄膜在4种介质溶液中的腐蚀机制不同。

氮掺铟锡锌薄膜晶体管的制备及其光电特性

以P型<100>硅作为衬底,采用射频磁控溅射技术,在室温下制备了氮掺杂氧化铟锡锌薄膜晶体管(ITZO TFTs),研究了氮气流量对氧化铟锡锌薄膜晶体管结构、光学、电学特性以及稳定性的影响。实验结果表明:在不同氮气流量条件下制备的氧化铟锡锌薄膜均为非晶态,在可见光范围内的平均透过率均在90%左右,光学带隙数值在3.28~3.32 e V之间变化。在氮气流量为4 m L/min时制备的ITZO TFTs,有源层与栅极电介质界面处的界面态密度(N^(max)_s)仅为4.3×10^(11)cm^(-2),场效应迁移率(μ_(FE))为18.72 cm^2/(V·s),开关比(I_(on/off))为10~6,亚阈值摆幅(S)为0.39 V/dec,电学性能最优。栅极正偏压应力测试结果表明,该器件具有最强的稳定性。因此,适量的氮掺杂可有效地实现器件氧空位的钝化,降低器件的界面态密度,提高ITZO TFTs的电学性能及稳定性。

柔性PET基底上带消影层ITO薄膜的设计和磁控溅射制备

针对ITO(氧化铟锡)薄膜所制作的触控模组存在明显蚀刻痕迹而严重限制其下游广泛应用的问题,首先根据薄膜光学理论计算得到带消影层ITO薄膜(Nb2O5/SiO2/ITO)在5个特征波长处达到最佳消影效果的膜层厚度,再用TFCLAC光学软件验证该带消影层ITO薄膜在500~780 nm可见波段的光学消影效果,最后通过卷对卷磁控溅射法制造该带消影层的ITO薄膜,继而制成触控模组,以验证其蚀刻痕迹的改善效果。结果表明:最佳带消影层ITO薄膜中Nb2O5、SiO2和ITO层的厚度分别为10、48和42 nm。该带消影层ITO薄膜在蚀刻前后的反射率差在1%~2%之间,色差较小,平均透过率达到85.64%,方阻为84.70Ω。该带消影层薄膜制作的触控模组上几乎看不见蚀刻痕迹,可满足严苛的视觉要求。

基底温度对射频磁控溅射PI基ITO薄膜的影响

采用射频(RF)磁控溅射法在柔性耐高温聚酰亚胺(PI)薄膜上沉积了氧化铟锡(ITO)薄膜,研究了基底温度对ITO薄膜性能的影响。运用四探针测试仪研究了基底温度对ITO薄膜方块电阻及电阻率的影响,并用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)研究了基底温度对ITO薄膜表面形貌及结晶度的影响。采用X射线光电子能谱仪(XPS)、附着力测试仪分析电学性能最优的样品化学组成与附着力。研究结果表明,ITO薄膜方块电阻及电阻率随基底温度上升先下降后上升,在基底温度为250℃时,ITO薄膜方块电阻为14.1Ω/□,电阻率为1.9×10^(-4)Ω·cm,基膜附着力好,薄膜结晶度高,(222)晶面存在择优取向。