摻銦二氧化錫薄膜(ITO)的制備及其性質(zhì)研究.pdf

1、二氧化錫(Sn02)作為一種典型的n型且有較寬的直接帶系的寬禁帶金屬氧化物半導(dǎo)體材料(Eg=3.6eV)，具有穩(wěn)定的物理化學(xué)性質(zhì)，例如較好的導(dǎo)電性能、光學(xué)性能、熱穩(wěn)定性和抗腐蝕性，因此Sn02已被廣泛應(yīng)用于氣敏半導(dǎo)體材料、太陽能電池、化學(xué)電極、透明導(dǎo)電薄膜等很多領(lǐng)域。因?yàn)榧兌趸a薄膜的電阻率較高，其載流子濃度由氧空位決定，而且難以控制，所以一般都通過用摻雜的方法來降低薄膜的電阻率并使其能夠保持良好的光透射率。同時(shí)研究也表明，如果在二氧

2、化錫中摻雜一些金屬，例如銦、鋁等，就可以形成較好的透明薄膜。這些基于二氧化錫的透明薄膜具有良好的光學(xué)特性和電學(xué)特性，而且有著較好的安全性，并可用于對一些有害氣體的監(jiān)測，是一種價(jià)格低廉、性能優(yōu)良的氧化物半導(dǎo)體薄膜材料。
　　 當(dāng)前國內(nèi)外熱衷于研究各種不同摻雜物的二氧化錫的性能，例如摻銦的二氧化錫，即所謂的ITO，是目前國內(nèi)外電子應(yīng)用中一種非常有用的且比較熱門的半導(dǎo)體氧化物材料。ITO有著良好的吸附性，因此在氣敏傳感器方面占據(jù)了越來

3、越重要的地位。目前制備ITO薄膜的方法很多，主要包括：濺射法、蒸發(fā)法等，但這些方法需要大型設(shè)備的支持，而且價(jià)格比較昂貴。本文采用溶膠凝膠法即sol-gel法制備ITO薄膜，并在材料中摻雜了PEG添加劑（聚乙二醇），添加PEG的作用是改善薄膜的表面性能。因?yàn)镻EG能夠在低溫時(shí)改變材料的性能，在適當(dāng)條件下對薄膜進(jìn)行熱退火，就可以形成很好的表面結(jié)構(gòu)。該方法簡單，成本低廉，各項(xiàng)性能優(yōu)越。本論文的主要內(nèi)容如下：
　　 (1)以無水InCl

4、3，SnCh無機(jī)鹽和乙酰丙酮，無水乙醇為原料，采用溶膠-凝膠旋涂法，在硅晶片上通過摻雜不同濃度的In制備了高質(zhì)量的ITO薄膜。此外本文探討了濃度不同和分子量不同的PEG添加劑對ITO薄膜的影響；并討論了退火溫度，退火時(shí)間等對ITO薄膜的影響。我們采用X射線(XRD)，掃描電子顯微鏡(SEM)，紫外可見光譜儀等微觀分析技術(shù)對樣品進(jìn)行了微結(jié)構(gòu)和成分分析，研究表明，PEG的引入帶來的好處包括：可以形成多孔薄膜，改善表面平整度，降低薄膜的方塊電

5、阻等。
　　 (2)采用氬等離子室溫下退火代替?zhèn)鹘y(tǒng)的熱退火法來形成ITO薄膜。通過掃描電子顯微鏡(SEM)，紅外分析儀(FTIR)，場發(fā)射槍掃描電子顯微鏡(FEGSEM)來探討等離子體參數(shù)對薄膜的表面特性以及納米結(jié)構(gòu)的影響，例如：等離子體的功率以及作用于薄膜的處理時(shí)間。結(jié)果表明，采用室溫下氬等離子體退火能夠形成性能較好的ITO薄膜。
　　 (3)探討了退火氛圍對ITO薄膜的影響。通過掃描電子顯微鏡(SEM)來研究退火氛圍