概述了透明导电薄膜的分类以及ITO薄膜的基本特性,综述了ITO薄膜主要的制备技术及其研究的进展,并指出了不同制备方法的优缺点。最后对ITO薄膜的发展趋势进行了展望。
可见光透过率高而又有导电性的薄膜成为透明导电薄膜。它既有高导电性,又在可见光范围内有很高的反射性。这种光电薄膜材料出现打破了人们的传统观念,成为功能材料中具有特色的一类薄膜,在光电产业中有着广阔的应用前景。
透明导电薄膜的种类主要有金属膜、氧化物膜、多层复合膜和高分子膜等,其中氧化物膜占主导地位。透明导电氧化物(Transparent Conductive Oxide ,称TCO)薄膜主要包括In,Sn,Zn,Cd的氧化物以及其复合多元氧化物薄膜[1]。1907年Badeker首先制备并报道了CdO透明导电薄膜[2],将物质的透明性和导电性这一矛盾统一起来。随后的几十年中,人们发现和研究了多种材料的TCO薄膜,并且不断扩大它们的用途。目前研究人员主要集中在对SnO2基、In2O3基以及ZnO基透明导电薄膜的研究,而掺锡In2O3(简称ITO)薄膜又是当前研究和应用最广泛的一种透明导电薄膜。
ITO薄膜具有复杂的立方铁锰矿结构,其特性主要有[3]:
(1)导电性能好(电阻率可低达10-4Ω·cm),带隙宽3.5~4.3eV,载流子浓度
(1021cm-3)和电子迁移率(15~45cm2V-1s-1)较高;
(2)在可见光波段透过率,可达85%以上;
(3)对紫外线的吸收率较高,可达85%以上;
(4)对红外线具有反射性,反射率高于80%;
(5)对微波具有衰减性,衰减率可达85%以上;
(6)膜层硬度高,耐磨,耐化学腐蚀(氢氟酸等除外);
(7)膜层具有很好的酸刻、光刻性能,便于细微加工,可以被刻蚀成不同的电图案。
由于具有上述优良的特性,ITO被广泛应用于平面显示、电致变色(EC)窗、太阳能电池透明电极、微波屏蔽和防护镜、交通工具的风挡玻璃等。鉴于ITO的重要功能,了解ITO薄膜的制备方法,并探讨其发展趋势是非常必要的。
制备ITO薄膜的方法又很多种,几乎所有制备薄膜的方法都可以用于制备ITO薄膜。制备方法主要有物理方法和化学方法。物理方法包括:真空蒸发法、磁控溅射法、激光脉冲沉积、离子增强沉积等。化学方法包括:化学气相沉积法、溶胶-凝胶法、喷雾热解法、均相沉积法等。
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