磁控溅射透明导电薄膜的制备及其性能研究(3)_毕业论文

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磁控溅射透明导电薄膜的制备及其性能研究(3)

在人们的传统观念里,自然界中透明的物质通常是不导电的,如玻璃、水晶等;而导电的或者导电性能好的物质又往往是不透明的,如金属、石墨等。而透明导电薄膜正是将透明性与导电性相结合,成为功能材料中具有特色的一类薄膜,在光电产业中具有广阔的应用前景。自1907年,Bakdeker将溅射的镉进行热氧化首次制备出透明导电氧化镉薄膜以来,相继出现了SnO2基薄膜、In2O3基薄膜等不同类型的透明导电薄膜材料,并在众多领域实现了应用,形成了一定的市场规模。文献综述

1。2。1 金属膜系

金属膜系的薄膜材料主要有Au、Ag、Pt、Pd、Al等。只有当金属薄膜厚度在3~15nm范围附近时,才具有某种程度的可见光透光性,因而可被当成透明电极使用。

对于金属透明导电薄膜来说,要获得比较高的透射率,其厚度必须减薄到一定程度,因而透光性与导电性是相互矛盾的。而且如此薄的金属膜非常容易在沉积或使用过程中由于原子团的迁移等原因形成岛状结构,从而呈现出较高的电阻率,其光学透射率相应地也会降低。同时较薄的薄膜厚度还会直接导致金属膜系的耐摩擦能力和附着能力变差。因此,金属透明导电膜不是理想的透明导电材料,其优点是可以在非常低的衬底温度下沉积。

1。2。2透明氧化物膜系

由于金属薄膜对光的吸收偏大,而且具有硬度低、稳定性差等缺点,因此人们开始研究氧化物、氮化物和氟化物等透明导电薄膜的形成方法及特性。其中透明导电氧化物(TCO)薄膜已经成为透明导电膜的主角。

由于其具有在可见光区的高透射率和低电阻率等优异的光电性能,所以被广泛应用于各种光电子器件中,如平面液晶显示器、太阳能电池、节能视窗、传感器和抗静电涂层等。目前,TCO主要有三大体系:In2O3基薄膜、SnO2基薄膜及ZnO基薄膜,同时还有新型的TiO2基薄膜。

1。2。3 特殊膜系

(1) β-Ga2O3透明导电薄膜

近年来,由于紫外光电材料及其光电器件广泛的应用前景,宽带隙半导体材料受到人们的广泛关注。传统的TCO薄膜材料由于带隙较小,在深紫外区(小于300nm)是不透明的。而β-Ga2O3是一种宽带隙化合物,禁带宽度为4。9 eV,被认为是非常好的深紫外透明导电材料。而且它具有良好的化学性能和热稳定性,可广泛应用于薄膜电致发光显示(TFEL)、光平板印刷和深紫外光透射氧化物等方面。

本征β-Ga2O3导电性很差,制约了其在光电领域的应用。近几年来通过掺杂提高β-Ga2O3光电性能的理论和实验研究吸引了众多研究者的关注。Stodilka等用射频磁控溅射法制备了Eu掺杂的β-Ga2O3薄膜,经热处理后制成了性能良好的电致发光器件;Orita等在Ga2O3中引入Sn4+形成浅施主能级来实现β-Ga2O3对深紫外的透明导电,其电导率高达8。2 Scm-1;Yan等采用射频磁控溅射法制备n掺杂β-Ga2O3薄膜,并研究了不同的氨偏压对薄膜结构性能造成的影响及不同光的发射波段。来*自~优|尔^论:文+网www.youerw.com +QQ752018766*

(2) TiN透明导电薄膜

TiN薄膜属于第Ⅳ族过渡金属氮化物,具有金属晶体和共价晶体共同的高硬度、高耐磨度、低摩擦系数和耐腐蚀等特点,具有广阔的应用前景。但是其本身是导电不透明的陶瓷材料,只有在膜厚度小于可见光波长时,才可以变为透明薄膜。有报道称通过动态离子束混合技术制备了20nm和10nm TiN透明导电膜,其方阻值分别为5。4kΩ 和26kΩ[8]。目前,对TiN 透明导电膜的研究报道非常少,这方面还有待继续研究。 (责任编辑:qin)