退火温度对ITO薄膜电导率的影响VIP免费

MaterialSciences材料科学,2013,3,45-49doi:10.12677/ms.2013.31009PublishedOnlineJanuary2013(http://www.hanspub.org/journal/ms.html)InfluenceofAnnealingTemperatureonConductivityofITOFilmsQingzheMeng,YunzhangFang,YunMa,WenzhongLi,LinfengJinMathematicalandInformationEngineeringInstitute,ZhejiangNormalUniversity,JinhuaEmail:meng_qing_zhe@sina.cnReceived:Dec.11th,2012;revised:Dec.27th,2012;accepted:Jan2nd,2013Abstract:TherelationshipbetweenconductivityofITOfilmsandheattreatment(RTA)temperaturewasresearchedbyelectronbeamevaporationtechnology.ThecrystalstructureandmorphologywerecharacterizedbyXRDandSEMmeasurementsandelectricpropertiesweretestedbyHall.TheresultsindicatedthatthecrystallinityofITOfilmareobviouslyimprovedafterannealing,crystallinephasechosepreferentialgrowth,thesizeofcrystallitewasbigger,theconductivityoffilmincreasedwiththeriseofannealingtemperatureatfirst,thendecreased.Theconductivityoffilmwhathadbeenannealedat520˚Cfor15minwasthebiggest.Keywords:IndiumTinOxide(ITO);RapidTemperatureAnnealing(RTA);Conductivity退火温度对ITO薄膜电导率的影响孟庆哲，方允樟，马云，李文忠，金林峰浙江师范大学数理与信息工程学院，金华Email:meng_qing_zhe@sina.cn收稿日期：2012年12月11日；修回日期：2012年12月27日；录用日期：2013年1月2日摘要：采用电子束蒸镀技术研究ITO薄膜的电导率与热处理(RTA)温度的关系。利用XRD分析薄膜的相结构，用SEM观测薄膜的显微结构，利用Hall测试仪测量薄膜的电学性能。结果表明，退火后ITO薄膜的结晶度得到明显改善，晶相择优生长，晶粒尺寸变大，薄膜电导率随退火温度的上升先升高后下降。经过520℃退火15min时，制备的薄膜样品电导率最大。关键词：氧化铟锡(ITO)；快速退火(RTA)；电导率1.引言氧化铟锡(IndiumTinOxide简称ITO)薄膜材料是一种重掺杂、高简并的n型半导体材料，具有较宽的能隙(E=3.5~4.3eV)和复杂的立方铁锰矿型(即In2O3结构，[100]方向是大多数明显取向)结构的多晶体。ITO薄膜不仅具有低电阻率(1×10−4Ω·cm)、高可见光透射率(≥90%)、高红外反射率(≥70%)、高紫外吸收率(≥85%)等优异的光电性能，而且还具有高硬度、耐磨、耐化学腐蚀性以及良好的加工性能，因此，从20世纪80年代工业化生产以来，它广泛应用于太阳能电池、LED芯片、薄膜晶体管(TFT)、电色层窗口、平板显示器以及抗静电涂层等技术领域。制备ITO薄膜的方法多种多样，目前较为成熟的方法有：低压直流磁控溅射法[1]、电子束蒸镀法[2,3]、溶胶凝胶法[4]和喷涂法[5,6]等。HamidRezaFallahd等人用电子束蒸镀法在玻璃衬底上制备的ITO薄膜，电导率为1.43×105(1/Ω·cm)，透射率93%[7]；ShumeiSong等人利用溅射法在玻璃基底上制备出电导率6.25×105(1/Ω·cm)、透射率92%的ITO薄膜[8]。Copyright©2013Hanspub45退火温度对ITO薄膜电导率的影响M.J.Alam等人用溶胶凝胶法在石英衬底上制备了电导率为6.67×104(1/Ω·cm)、透射率大于80%的ITO薄膜[4]。但以上所有研究都只讨论了电导率随退火温度单调上升的变化，且温度只局限于500℃左右，并没有揭示ITO薄膜电导率随退火温度变化的真正规律。而本文将具体讨论ITO薄膜的电导率随退火温度的升高(310℃~640℃)，先升后降的变化规律，并结合XRD、SEM、Hall等测试结果分析ITO薄膜的导电机理。2.ITO薄膜的制备采用台湾AST公司生产的PEVA-600I型电子束蒸镀仪对ITO陶瓷靶材进行蒸镀。靶材中In2O3和SnO2的质量比为95:5。衬底分别用高阻硅片和K-9玻璃，均为2英寸。高阻硅片不仅耐高温，而且不会对薄膜的电导率和载流子浓度产生影响，因此用来退火及测试Hall等电学参量，K-9玻璃则用来测透射率。制备薄膜前，将硅片和玻璃片浸泡在王水中2小时，取出后用去离子水洗净，然后依次用丙酮、酒精和去离子水分别超声10分钟，每次超声后用大量去离子水冲洗，最后，用N2吹干。制备时，腔体压强为7.3×10−4Pa，腔体温度为300℃，蒸镀速率为0.15nm/s，ITO膜厚为...