沉积温度和溅射功率对ITO薄膜性能的影响研究

ITO薄膜在提高异质结太阳能电池效率方面发挥着至关重要的作用，同时优化ITO薄膜的电学性能和光学性能使太阳能电池的效率达到最大。沉积温度和溅射功率也是ITO薄膜制备过程中的重要参数，两者对ITO薄膜的电阻率和透过率有极大影响。美能扫描四探针方阻测试仪能够帮助用户优化太阳能电池的电学特性，美能分光光度计支持紫外至近红外区域测定，开启光学检测新未来!本篇文章将给大家讲解沉积温度和溅射功率对ITO薄膜的电学和光学性能的影响。

 

 

沉积温度

1.电学性能

 

沉积温度通过改变生长过程中的微观结构来影响ITO薄膜的性能。随着沉积温度的升高，载流子浓度先增大后减小，因为沉积温度升高时Sn4+更有利于取代In3+，从而增加载流子。当温度为190℃时，载流子浓度降低，这是由于Sn在高温下能与O2充分反应，生成复合化学计量比比较完整的氧化物，导致载流子浓度降低。然而，迁移率随着沉积温度的升高而增加，并在270℃时达到最大值。原因是沉积温度的升高提高了结晶度，这有助于提高迁移率。

 

沉积温度影响ITO薄膜的电学特性

 

 

2.光学性能

 

ITO薄膜的透过率随着沉积温度的升高而增加，在270℃时达到最大值90.9%。一方面，Sn4+在高沉积温度下更有利于取代In3+，从而生成较少的低价棕色氧化物，从而提高可见光透过率。另一方面，它可以提高高沉积温度下的结晶度。

 

沉积温度影响ITO薄膜的光学特性

 

 

溅射功率

溅射功率对ITO薄膜的导电性能也有非常重要的作用，进而通过影响溅射粒子的能量来影响ITO薄膜的致密性以及与硅片之间的附着力。

 

1.电学性能

 

溅射功率影响ITO薄膜的电学特性

 

 

从上图可以看出，载流子浓度随着溅射功率的增加而增加。由于较高的溅射功率会产生大量的溅射颗粒，在相同氧含量下，氧气不足以充分氧化溅射颗粒，从而使载流子浓度增加。随着溅射功率的增大，迁移率先增大后减小。随着溅射功率的增加，氩离子可以获得更高的能量，有利于提高ITO薄膜与衬底之间的附着力，从而改善薄膜的晶体结构，载流子迁移率进一步提高。然而，当溅射功率继续增加时，薄膜会受到损伤，载流子迁移率会降低，因此ITO薄膜的电阻率随着溅射功率的增加先下降后上升。另外，溅射功率不应超过阈值。一方面，如果溅射功率过高，高能粒子会对薄膜造成损伤，进一步影响薄膜的导电性能。另一方面，陶瓷靶材脆性大，用大功率轰击很容易导致断裂。

 

2.光学性能

 

随着溅射功率的增加，ITO薄膜的透过率先增大后略有减小。溅射粒子在低溅射功率下受到限制，溅射粒子可以被氧气完全氧化，生成高电阻、透明的氧化物；因此，透过率可以达到90%以上。然而，随着溅射功率的增加，溅射颗粒数量增加，在氧含量不变的情况下，只有部分颗粒被氧化，导致ITO薄膜的透过率下降。另外，随着溅射功率的增加，载流子浓度达到最大值，导致透过率下降。

 

溅射功率影响ITO薄膜的光学特性

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