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ITO薄膜概述
  掺锡氧化铟(IndiumTinOxide),一样平常简称为ITO。ITO薄膜是一种n型半导体质料,具有高的导电率、高的可见光透过率、高的机器硬度和精良的化学波动性。因而,它是液晶表现器(LCD)、等离子表现器(PDP)、电致发灯光显示示器(EL/OLED)、触摸屏(TouchPanel)、太阳能电池以及其他电子仪表的通明电极常用的薄膜质料。
ITO薄膜开展
  真正举行ITO薄膜的研讨事情照旧19世纪末,事先是在光电导的质料上取得很薄的金属薄膜。关于通明导电质料的研讨进入一个新的时期照旧应该在第二次天下大战时期,次要使用于飞机的除冰窗户玻璃。在1950年,第二种通明半导体氧化物In2O3初次被制成,分外是在In2O3里掺入锡当前,使这种质料在通明导电薄膜方面失掉了广泛的使用,并具有宽广的使用远景。
ITO薄膜的根本功能
  一、ITO薄膜的根本功能ITO(In2O3:SnO2=9:1)的微观布局,In2O3里掺入Sn后,Sn元素可以取代In2O3晶格中的In元素而以SnO2的情势存在,由于In2O3中的In元素是三价,构成SnO2时将奉献一个电子到导带上,同时在肯定的缺氧形态下发生氧空穴,构成1020至1021cm-3的载流子浓度和10至30cm2/vs的迁徙率。这个机理提供了在10-4Ω.cm数目级的低薄膜电阻率,以是ITO薄膜具有半导体的导电功能。ITO是一种宽能带薄膜质料,其带隙为3.5-4.3ev。紫外光区发生禁带的励起吸取阈值为3.75ev,相称于330nm的波长,因而紫外光区ITO薄膜的光穿透率极低。同时近红外区由于载流子的等离子体振动征象而发生反射,以是近红外区ITO薄膜的光透过率也是很低的,但可见光区ITO薄膜的透过率十分好,由于质料自己特定的物理化学功能,ITO薄膜具有精良的导电性和可见光区较高的光透过率。
  二、影响ITO薄膜导电功能的几个要素ITO薄膜的面电阻(R)、膜厚(d)和电阻率(ρ)三者之间是互相联系关系的,这三者之间的盘算公式是:R=ρ/d。由公式可以看出,为了取得差别面电阻(R)的ITO薄膜,实践上便是要取得差别的膜厚和电阻率。
  一样平常来讲,制备ITO薄膜时要失掉差别的膜层厚度比力容易,可以经过调治薄膜堆积时的堆积速率和堆积的工夫来制取所必要膜层的厚度,并经过响应的工艺办法和手腕能举行准确的膜层厚度和匀称性控制。
  而ITO薄膜的电阻率(ρ)的巨细则是ITO薄膜制备工艺的要害,电阻率(ρ)也是权衡ITO薄膜功能的一项紧张目标。公式ρ=m/ne2T给出了影响薄膜电阻率(ρ)的几种次要要素,n、T辨别表现载流子浓度和载流子迁徙率。当n、T越大,薄膜的电阻率(ρ)就越小,反之亦然。而载流子浓度(n)与ITO薄膜质料的构成有关,即构成ITO薄膜自己的锡含量和氧含量有关,为了失掉较高的载流子浓度(n)可以经过调治ITO堆积质料的锡含量和氧含量来完成;而载流子迁徙率(T)则与ITO薄膜的结晶形态、晶体布局和薄膜的缺陷密度有关,为了失掉较高的载流子迁徙率(T),可以公道的调治薄膜堆积时的堆积温度、溅射电压和成膜的条件等要素。
  以是从ITO薄膜的制备工艺下去讲,ITO薄膜的电阻率不但与ITO薄膜质料的构成(包罗锡含量和氧含量)有关,同时与制备ITO薄膜时的工艺条件(包罗堆积时的基片温度、溅射电压等)有关。有少量的科技文献和实行剖析了ITO薄膜的电阻率与ITO质料中的Sn、O2元素的含量,以及ITO薄膜制备时的基片温度等工艺条件之间的干系。
  三、经过低溅射电压抑备ITO薄膜的工艺和办法
  1、低电压溅射制备ITO薄膜由于ITO薄膜自己含有氧元素,磁控溅射制备ITO薄膜的历程中,会发生少量的氧负离子,氧负离子在电场的作用下以肯定的粒子能量会轰击到所堆积的ITO薄膜外表,使ITO薄膜的结晶布局和晶体形态形成布局缺陷。溅射的电压越大,氧负离子轰击膜层外表的能量也越大,那么形成这种布局缺陷的几率就越大,发生晶体布局缺陷也越严峻,从而招致了ITO薄膜的电阻率上升,一样平常状况下,磁控溅射堆积ITO薄膜时的溅射电压在-400V左右,假如利用肯定的工艺办法将溅射电压降到-200V以下,那么所堆积的ITO薄膜电阻率将低落50%以上,如许不但进步了ITO薄膜的产品格量,同时也低落了产品的消费本钱。
  2、两种在直流磁控溅射制备ITO薄膜时,低落薄膜溅射电压的无效途径磁场强度对溅射电压的影响当磁场强度为300G时,溅射电压约为-350v;但当磁场强度降低到1000G时,溅射电压降落至-250v左右。一样平常状况下,磁场强度越高、溅射电压越低,但磁场强度为1000G以上时,磁场强度对溅射电压的影响就不分明了。因而为了低落ITO薄膜的溅射电压,可以经过公道的加强溅射阴极的磁场强度来完成。RF+DC电源利用对溅射电压的影响为了无效的低落磁控溅射的电压,以到达低落ITO薄膜电阻率的目标,可以接纳了一套特别的溅射阴极布局和溅射直流电源,同时将一套3KW的射频电源公道的婚配叠装在一套6KW的直流电源上,在差别的直流溅射功率和射频功率下举行低落ITO薄膜溅射电压的工艺研讨。当磁场强度为1000G,直流电源的功率为1200W时,经过改动射频电源的功率,经少量的工艺实行得出:“当射频功率为600W时,ITO靶的溅射电压可以降到-110V”的结论。因而,RF+DC新型电源的使用和特别溅射阴极布局的设计也能无效的低落ITO薄膜的溅射电压,从而到达低落薄膜电阻率的目标。
  3、低落ITO薄膜电阻率的新堆积办法-HDAP法HDAP法是使用高密度的电弧等离子体(HDAP)放电轰击ITO靶材,使ITO质料蒸发,堆积到基体质料上构成ITO薄膜。由于高能量电弧离子的作用招致ITO粒子中的In、Sn到达完全离化,从而加强堆积时的反响活性,到达增加晶体布局缺陷,低落电阻率的目标。
  使用异样身分的ITO质料,别的工艺条件坚持一样,并在异样的基片温度下,辨别举行“DC磁控溅射”、“DC+RF磁控溅射”、“HDAP法制备ITO薄膜”的实行。
  实行后果可以看出,使用HDAP法能取得电阻率较低的ITO薄膜,尤其是在基片温度不克不及太高的质料上制备ITO薄膜时,利用HDAP法制备ITO薄膜可以失掉较抱负的ITO薄膜。基片温度到350℃左右时,这三种堆积办法对ITO薄膜电阻率的影响较小。
  经过扫描电镜对磁控溅射和HDAP法制备的ITO薄膜举行了微观剖析。很分明HDAP法制备的ITO薄膜外表平展、匀称。HDAP法制备ITO薄膜次要是针对基体质料不克不及加热,同时又要求ITO薄膜的电阻率较低的制成比力实用。
ITO薄膜的次要使用
  随着表现器件行业的飞速开展,对ITO薄膜的产品功能特征提出了新的要求。同时ITO薄膜制备技能的深化开展,使表现器件的必要酿成大概。差别功能的ITO薄膜可以在差别表现器件中的使用。
ITO薄膜制成设置装备摆设在国际的开展
  在国际,ITO薄膜设置装备摆设的制造和开展是20世纪80年月开端的,次要是一些单体式的真空镀膜设置装备摆设,由于ITO工艺和制成办法的限定,因而产品品格较差、产量较小,事先的产品次要用作平凡的通明电极和太阳能电池等方面。
  20世纪90年月初,随着LCD器件的飞速开展,对ITO薄膜产品的需求量也是急剧的增长,国际局部厂家纷繁开端从外洋引进一系列整厂ITO镀膜消费线,但由于入口设置装备摆设的代价昂贵,技能办事不利便等要素,使很多厂商照旧望而生畏[wàng ér shēng wèi]。
  80年月末,中国降生了条TN-LCD用ITO一连镀膜消费线。该消费线接纳的工艺道路是将铟锡合金质料使用直流磁控溅射的原理堆积到基片的外表,并举行低温氧化处置,将铟锡合金薄膜转换成所需的ITO薄膜。这种消费线的特点是设置装备摆设的产能较低,质量较差,工艺调治庞大。
  90年月中期,随着国际LCD财产的开展,对ITO产品的需求量增大的同时,对产品的质量有了新的要求,因而呈现了第二代ITO镀膜消费线。该消费线不但产量比代消费线有了大幅度的提拔,同时由于间接接纳ITO陶瓷靶材堆积ITO薄膜,并兼容了射频磁控溅射堆积SiO2薄膜的工艺,使该消费线无论从产品的质量上、照旧工艺可控性等方面与代消费线相比均有了质的奔腾。
  99年,无效的办理了射频磁控溅射堆积SiO2薄膜的堆积速率慢影响消费线的产能和设置装备摆设的使用率等一系列题目,同时呈现了第三代大型高等ITO薄膜消费线。该消费线乐成使用了中频反响溅射SiO2薄膜的工艺、接纳全分子泵无油真空体系、独立的全主动小车回架机构。该消费线具有消费中高等STN-LCD用ITO薄膜质料的才能。
  随着反射式LCD,增透式LCD、LCOS图影机背投电视等表现器件的开展,对ITO薄膜产品提出了更高的要求,SiO2/ITO两层膜布局的ITO薄膜质料满意不了利用的必要,而比须接纳多层复合膜系已到达产品的高反射性、或高透过率等光学功能要求。积聚多年的设计开辟履历,国际消费企业推出了第四代大型多层薄膜消费线。该消费线由15个真空室构成,接纳全分子泵无油真空体系、利用了RF/MF/DC三种磁控溅射工艺、经过PEM/PCV举行工艺气体的控制。该消费线具有一连堆积五层薄膜的才能。
  随着PDA、电子书等触摸式输出电子产品的寂静衰亡,响应质料的制成设置装备摆设也应运而生。由于触摸式产品事情原理的特别性,其所需的ITO薄膜必需是在柔性质料(PET)上制成的,薄膜的堆积温度不克不及太高(小于120℃),同时要求ITO膜层较薄、面电阻高并且匀称,以是对ITO薄膜的堆积工艺提出了严厉的要求。
  随着无机电致发灯光显示示器(OLED)以及别的表现器件的开展,对ITO薄膜的制成工艺和设置装备摆设将会有更新、更高的要求,同时也无力的推进了ITO薄膜制成设置装备摆设的开展。
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