射頻磁控濺射法制備IMO薄膜的結(jié)構(gòu)及性能研究.pdf

1、透明導(dǎo)電氧化物(TCO)薄膜材料具有禁帶寬、可見光譜區(qū)光透射率高和電阻率低等共同的光電特性，廣泛地應(yīng)用于平面顯示器件、太陽能電池、反射熱鏡、氣體敏感器件、特殊功能窗口涂層及其他光電子、微電子、真空電子器件等領(lǐng)域。目前透明導(dǎo)電氧化物薄膜主要包括In2O3、SnO2、ZnO、CdO及其摻雜體系。前人的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在In2O3薄膜中摻入Mo后，薄膜的電阻率會(huì)急劇下降。由于摻雜的Mo以Mo6+離子代替In2O3中In3+離子，Mo6+和In3+離

2、子的價(jià)態(tài)差為3，使得薄膜在少量的摻雜條件下就可以獲得較多的自由載流子，從而具有高的載流子遷移率和低的光學(xué)吸收；IMO薄膜因此很快成為新型TCO薄膜中的研究熱點(diǎn)。
　　 本文采用射頻磁控濺射技術(shù)制備高價(jià)態(tài)差Mo-In2O3透明導(dǎo)電薄膜。研究了鋁摻雜量和基片溫度等參數(shù)對(duì)IMO薄膜結(jié)構(gòu)和光電性能的影響。利用XRD、SEM等分析手段對(duì)薄膜進(jìn)行表征與分析；制備了結(jié)晶性良好、電阻率較低的IMO薄膜。主要的研究結(jié)果及分析如下：
　　

3、1.從不同IMO薄膜SEM表面形貌圖中可以看出，IMO薄膜樣品表面較為平整，薄膜表面顆粒均勻致密。同時(shí)隨著鉬摻量的增加，薄膜顆粒的粒徑隨之減小。
　　 2.X射線衍射譜(XRD)顯示IMO薄膜具有與In2O3相同的方鐵錳礦結(jié)構(gòu)，沒有觀察到Mo或其氧化物的結(jié)構(gòu)特征譜線，表明在摻入Mo原子以后，Mo∶In2O3薄膜并沒有改變純In2O3薄膜的結(jié)構(gòu)或形成新的晶格結(jié)構(gòu)。本研究中摻雜量的改變范圍對(duì)IMO薄膜的晶格結(jié)構(gòu)以及晶粒尺寸的影響不大

4、。在基片溫度為350℃左右時(shí)，并具有(222)面的擇優(yōu)取向的生長，但是在較低的溫度下生長出來的薄膜結(jié)晶性能較差，只有一個(gè)非晶鼓包而沒有明顯的衍射峰，隨著基片溫度的增加，衍射峰逐漸增大，薄膜的結(jié)晶性能也逐漸提高。因此適當(dāng)提高基片的溫度，可以制備出結(jié)構(gòu)性能較好的IMO薄膜。
　　 3.制備IMO薄膜較好的工藝條件為：沉積氣壓為2.0Pa，氬氣流量為40Sccm，基底溫度為350℃，濺射功率為200W。當(dāng)鉬片大小為2.5×2.5mm時(shí)

5、，在這個(gè)工藝上獲得的IMO薄膜的電阻率為1.53×10-3Ω·cm，載流子遷移率約為23.2cm2V-1s-1，載流子濃度為2.10×1015cm-3，可見光范圍(400-700nm)平均可見光透過率大于80％。
　　 4.研究表明，摻雜濃度和基底溫度均對(duì)采用陶瓷靶的射頻磁控濺射法制備的薄膜的光電性能有很大影響。在較高的基底溫度和合適的工藝參數(shù)(沉積氣壓、氬氣流量及濺射功率)下，濺射粒子獲得能量沉積在基底表面，得到結(jié)晶較好的IM