氧化銦錫薄膜制備工藝及薄膜性能研究

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1、摘要氧化銦錫薄膜制備工藝及薄膜性能研究氧化銦錫(ITO)薄膜因?yàn)榫哂辛己玫膶?dǎo)電性，對(duì)可見光透明，對(duì)紅外光反射性強(qiáng)等特性，被廣泛用于平面液晶顯示、建筑用節(jié)能視窗、太陽(yáng)能電池、轎車風(fēng)擋、電磁輻射防護(hù)等方面。本文以錫的無(wú)機(jī)鹽和金屬銦為原料，分別通過(guò)有機(jī)法和無(wú)機(jī)法制備出ITO前驅(qū)物漿料，采用浸漬提拉法在玻璃基片上涂覆薄膜并經(jīng)過(guò)熱處理得到ITO薄膜樣品。在ITO前驅(qū)物漿料的制備過(guò)程中，通過(guò)對(duì)有機(jī)體系、水解催化劑的選擇及漿料中In3+濃度的調(diào)整來(lái)提高ITO薄膜的光電性能，使用硅烷偶聯(lián)劑增強(qiáng)無(wú)機(jī)法制備的ITO薄膜在玻璃基片上的

2、附著性能并探討了機(jī)理；在涂覆工藝方面，討論了涂覆層數(shù)、浸漬提拉速度等因素對(duì)薄膜電學(xué)性能的影響；分析了熱處理時(shí)間、氣氛與薄膜電學(xué)性能的關(guān)系。本實(shí)驗(yàn)采用四探針?lè)y(cè)量薄膜的方電阻；透射電鏡表征漿料的分散性能；掃描電鏡表征薄膜的微觀形貌；納米劃痕法評(píng)價(jià)薄膜與基材的附著性能；分光光度計(jì)儀器測(cè)量樣品的透過(guò)率；X射線衍射儀表征薄膜的晶體結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，在乙酰丙酮(2，4．戊二酮)有機(jī)體系中，用乙酸作催化劑，在無(wú)需真空干燥的條件下可制得均一穩(wěn)定的ITO前驅(qū)物漿料。隨著漿料中In3+濃度從O．1mol／L增大到0．3mol／L,所

3、得到的薄膜電阻逐漸降低。偶聯(lián)劑的作用使氧化銦錫薄膜并通過(guò)O—Si．O的連接附著在玻璃基片上，即北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文薄膜層與層之間以及薄膜與基片之間的界面由原來(lái)簡(jiǎn)單的物理吸附變成了強(qiáng)烈的化學(xué)吸附，因此附著性能得到改善。硅烷偶聯(lián)劑的引入，不影響ITO薄膜的晶型結(jié)構(gòu)，薄膜晶體沿(222)平面方向擇優(yōu)生長(zhǎng)；薄膜在390．780nm范圍內(nèi)平均光透過(guò)率從78．9％提高至83．6％，透過(guò)率隨著波長(zhǎng)的增加而增大。對(duì)比采用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)基片進(jìn)行處理和將偶聯(lián)劑添加到ITO前驅(qū)物漿料中兩種方法發(fā)現(xiàn)，后者的作用效果更明顯，薄膜剝離基片

4、的臨界載荷從4．16mN增大到6．20mN，增幅為49％。漿料涂覆工藝中，提拉速度越大，薄膜的電阻越小，并且隨著涂覆次數(shù)的增加，薄膜的電阻呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢(shì)。關(guān)鍵詞：ITO薄膜，溶膠．凝膠法，光電性能，附著力Ⅱ摘要PRoCESSINGTECHNoLOGYANDFILMPROPERTIESOFINDIUMTIMOXIDETHINFILMABSTRACTIndiumtinoxide(ITO)thinfilmswerewidelyutilizedinliquidcriticaldisplays(LCD)，energy-

5、savingwindowsforconstruction，solarcells，Carwindshields，electromagneticshielding，andSOonduetotheiruniquecharacteristicssuchashighconductivity,excellenttransparencytovisiblelight，andstrongreflectivitytoinfraredlight．Inthiscase，ITOprecursorslurrieswerepreparedby

6、organicandinorganicsol—gelmethodsusingmetalindiumandtinsaltasrawmaterials．Adip—coatingprocesswasperformedtodepositITOprecursorslurryonthesubstrate．Afterheat—treatmenttheITOthinfilmswereobtained．InordertoincreasephotoelectricpropertiesofITOthinfilmthekindoforg

7、anicsystemandhydrolysiscatalystswerediscussedintheprecursorslurrypreparation．Also，theconcentrationoftheIn3+thatwasintheprecursorslurrywasadjusted．SilanecouplingagentswereusedtoenhancetheadhesionofITOthinfilmsonglasssubstrateandtheworkingprincipleWaSinvestigat

8、ed．Besides，ithadbeenstudiedthattheinfluencesofdip—coatingtimesandspeed，北京化T人學(xué)碩fj學(xué)位論文heat-treatmenttimeandatmosphereonthefilmelectricproperties．Thefilmsheetresistancewasmeasuredbyfour-poin