氧化铟锡薄膜熔化阈值

价值工程

0引言

在平板显示器和太阳能电池的生产中透明导电薄膜的工业应用是不可缺少的———而这两大市场元素正在快

速成长起来。

工业上人们可以在此类薄膜上设计安装各类电路图，而这类薄膜在可见光范围内具有很高的透光率。

为了使ITO 薄膜的优良性能得到应用，工业上需要将其进行剪裁，从而得到所需要的功能结构。半导体工业中剪裁ITO 薄膜的传统的工业方法利用所谓的湿法刻蚀法。而此方法需要各种不同的制造平台，大型昂贵的机器设备，使用有毒化学物质。全球平板显示器市场上价格的竞争使得制造上不得不需求新的制造方法。

据现存的等离子平板显示器生产工艺显示，湿法刻蚀的生产中，单单一个生产平台就至少需要6个工作站，而每个工作站只能加工最多7个2160×2460mm 大小的平板玻璃毛坯。然而每个加工站的花费就要达到几百万美元之多，而单个薄片步进需要花费大约12美元左右。每套模型设备价值大约100百万美金，此外，湿法刻蚀需要对有毒作物，酸性化学材料进行处理，以免对环境造成污染。

于此相比较而言，激光快速图案成型工艺在平板显示器的生产中只需要两个加工站就可以完成所有的加工程序：其中一个应用于平板显示器的加工，而另一个应用于玻璃基体的冲洗。据估计，工业上应用的激光快速图形成型机，单台花费不到6百万美元———大大节省了设备成本。不仅如此，另外一个好处在于：应用此种方法可以省去大量的生产步数———有效的省去了三分之二加工步数———包含激光快速图案成型模型在内的花费最多也只不过几千美元而已。而且快速激光图案成型工艺是个干加

工工艺过程，在第二步玻璃基体的洗涤中，也是采用蒸馏

法进行操作———这就避免了对有毒洗剂和酸性化学物质的使用，也大大节省了用于对此类物质进行处理的花费。而此技术最杰出的贡献在于，它克服了湿法刻蚀工业在加工大型平板中刻线不一致的加工缺陷[1][2][3][4]。

本论文中将要对高频率皮秒激光下基于玻璃基体上的ITO 薄膜材料的烧蚀过程进行研究。实验中将采用远红外激光（1064nm ）。激光实验结束后还将采用在一系列光学仪器对靶材进行观察和分析，比如，这其中将使用扫描电子显微镜和白光干涉仪。

而本论文的主要目的在于找出基于玻璃基体上的ITO 薄膜在高频率激光烧蚀下的关键熔化阈值。此外，在ITO 薄膜图案成型过程中的加工系数也将在论文中进行优化，以求在能量消耗最少的情况下得到最好的加工质

量。具体的说，

在ITO 薄膜烧蚀过程中所需要的最佳的激光刻蚀速度和激光能量，既能够将ITO 材料完全移除，又不对玻璃基体造成损伤。

ITO 薄膜在皮秒时间域内的激光烧蚀实验：

本章主要通过实验的方法对ITO 薄膜在皮秒激光烧蚀下的过程及规律进行研究。实验过程分为两个部分，远红外激光实验和紫外光激光实验，本文基于实验数据对ITO 在两种不同波长激光下的烧蚀过称做了总结，找出二者之间的异同。在本章的最后，将给出ITO 和玻璃在1064nm 和355nm 波长下的物理性能。

1实验设置

实验设置由激光器以及一系列光学仪器组成。光束放大器beam expander ，反光镜mirror ，激光扫描器scanner ，

移动平台motion stage 。另外不可缺少的还有电脑控制设

备和相关的软件，

用来控制激光束和移动平台。激光从激光器发射出后，被放大器进行3倍放大，再通过一系列的反光镜被引入到扫描器中，通过电脑软件可以控制激光器——————————————————————

—作者简介：沈斌（1955-），男，上海人，中共党员，教授，博士学位，

主要研究方向为制造系统及其自动化；杨扬（1983-），女，天津人，硕士研究生，主要研究方向为制造系统及

其自动化。

氧化铟锡薄膜熔化阈值的研究

Study on the Melting Threshold of IDO Film

沈斌SHEN Bin ；杨扬YANG Yang

（同济大学中德学院，上海200092）

（Chinesech-Deutsches Hochschulkolleg ，Tongji University ，Shanghai 200092，China ）

摘要：太阳能电池薄膜在平板显示器的生产中得到大量应用。而这其中Indium Tin Oxide(ITO)薄膜是应用最广的透明半导体薄

膜之一。本文主要针对ITO 薄膜在超短波激光烧蚀下的熔化规律进行研究。论文通过一系列激光实验，目的在于找出ITO 薄膜在远

红外激光下熔化现象的基本物理机制和熔蚀过程。经过实验，

找出了在不同激光能量密度下，熔化阈值能量密度和熔化率，以及薄膜厚度与阈值能量密度之间的关系。

Abstract:Solar cell film has been widely used in the production of flat panel displays.And the ITO film is one of the most widely transparent semiconductor films.This paper mainly studied the melting law of ITO film under ultrashort wave laser ablation.Through a series of laser experiments,this paper aimed to identify the basic physical mechanisms and melting and ablation process of ITO film in the far-infrared laser.After the experiment,this paper identified the melting threshold energy density and the melting rate under different laser energy density and the relationship between the film thickness and the threshold energy density.

关键词：太阳能电池；ITO 薄膜；激光直写技术；超短波激光烧蚀；阈值能量密度Key words:solar cells ；ITO film ；laser direct writing ；ultrashort wave laser ablation ；threshold energy density 中图分类号：TH11文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）31-0032-03

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氧化铟锡(ITO)

氧化铟锡(ITO) 链接：https://www.sodocs.net/doc/2f9869094.html,/baike/2363.html 氧化铟锡(ITO) 简介 氧化铟锡(ITO，或者掺锡氧化铟)是一种铟（III族）氧化物(In2O3) and 锡（IV族）氧化物(SnO2)的混合物，通常质量比为90%In2O3，10% SnO2。它在薄膜状时，透明，略显茶色。在块状态时，它呈黄偏灰色。 氧化铟锡主要的特性是其电学传导和光学透明的组合。然而，薄膜沉积中需要作出妥协，因为高浓度电荷载流子 将会增加材料的电导率，但会降低它的透明度。 氧化铟锡薄膜最通常是用电子束蒸发、物理气相沉积、或者一些溅射沉积技术的方法沉积到表面。 因为铟的价格高昂和供应受限、ITO层的脆弱和柔韧性的缺乏、以及昂贵的层沉积要求真空，其它取代物正被设法寻找。碳纳米管导电镀膜是一种有前景的替代品。这类镀膜正在被Eikos发展成为廉价、力学上更为健壮的ITO替代品。PEDOT和PEDOT:PSS已经被爱克发和H.C. Starck制造出来.PEDOT:PSS层已经进入应用阶段（但它也有当暴露与紫外辐射下时它会降解以及一些其他的缺点）。别的可能性包括诸如铝-参杂的锌氧化物。 使用 ITO主要用于制作液晶显示器、平板显示器、等离子显示器、触摸屏、电子纸等应用、有机发光二极管、以及太阳能电池、和抗静电镀膜还有EMI屏蔽的透明传导镀膜。 ITO也被用于各种光学镀膜，最值得注意的有建筑学中红外线-反射镀膜(热镜)、汽车、还有钠蒸汽灯玻璃等。别 的应用包括气体传感器、抗反射膜、和用于VCSEL激光器的布拉格反射器。 ITO薄膜应力规可以在高于1400 °C及严酷的环境中是用，例如气体涡轮、喷气引擎、还有火箭引擎 原文地址：https://www.sodocs.net/doc/2f9869094.html,/baike/2363.html 页面 1 / 1

ITO薄膜基础知识

ITO薄膜基础知识 一、ITO薄膜的概念 ITO薄膜是Indium Tin Oxides的缩写。作为纳米铟锡金属氧化物，具有很好的导电性和透明性，可以切断对人体有害的电子辐射，紫外线及远红外线。因此，喷涂在玻璃，塑料及电子显示屏上后，在增强导电性和透明性的同时切断对人体有害的电子辐射及紫外、红外。ITO是一种N型氧化物半导体-氧化铟锡,ITO薄膜即铟锡氧化物半导体透明导电膜,通常有两个性能指标:电阻率和透光率. 二、ITO薄膜的应用 ITO薄膜具有优良的光电性能,对可见光的透过率达95%以上,对红外光的反射率70%,对紫外线的吸收率≥85%,对微波的衰减率≥85%,导电性和加工性能极好,硬度高且耐磨耐蚀,因而在工业上应用广泛,在高技术领域中起着重要作用。主要用途有: （一）用于平面显示 ITO薄膜的透明导电性及其良好的电极加工性能,所以 它作为液晶显示器用的透明电极获得高速发展,约占功能膜的50%以上,例如液晶显示(LCD)、LED、电致发光显示(ELD)、电致彩电显示(ECD)等。随着液晶显示器件的大面积化、高等级化和彩色化,LCD将超过CRT 成为显示器件中的主流产品。因而ITO 薄膜主要用于高清晰度的大型彩电、计算器、计算机显示器、液晶和电子发光屏幕等。

（二）用于触摸屏 目前市场上，使用ITO材料的电阻式触摸屏和电容式触摸屏应用最为广泛。 1、电阻式触摸屏 薄的ITO透明性好，但是阻抗高；厚的ITO材料阻抗低，但是透明性会变差。在PET聚脂薄膜上沉积时，反应温度要下降到150度以下，这会导致ITO氧化不完全，之后的应用中ITO会暴露在空气或空气隔层里，它单位面积阻抗因为自氧化而随时间变化。这使得电阻式触摸屏需要经常校正。电阻式触摸屏的多层结构会导致很大的光损失，对于手持设备通常需要加大背光源来弥补透光性不好的问题，但这样也会增加电池的消耗。电阻式触摸屏的优点是它的屏和控制系统都比较便宜，反应灵敏度也很好。 2、电容式触摸屏 电容式触摸屏也需要使用ITO材料，而且它的功耗低寿命

氧化铟锡薄膜熔化阈值

价值工程 0引言 在平板显示器和太阳能电池的生产中透明导电薄膜的工业应用是不可缺少的———而这两大市场元素正在快 速成长起来。 工业上人们可以在此类薄膜上设计安装各类电路图，而这类薄膜在可见光范围内具有很高的透光率。 为了使ITO 薄膜的优良性能得到应用，工业上需要将其进行剪裁，从而得到所需要的功能结构。半导体工业中剪裁ITO 薄膜的传统的工业方法利用所谓的湿法刻蚀法。而此方法需要各种不同的制造平台，大型昂贵的机器设备，使用有毒化学物质。全球平板显示器市场上价格的竞争使得制造上不得不需求新的制造方法。 据现存的等离子平板显示器生产工艺显示，湿法刻蚀的生产中，单单一个生产平台就至少需要6个工作站，而每个工作站只能加工最多7个2160×2460mm 大小的平板玻璃毛坯。然而每个加工站的花费就要达到几百万美元之多，而单个薄片步进需要花费大约12美元左右。每套模型设备价值大约100百万美金，此外，湿法刻蚀需要对有毒作物，酸性化学材料进行处理，以免对环境造成污染。 于此相比较而言，激光快速图案成型工艺在平板显示器的生产中只需要两个加工站就可以完成所有的加工程序：其中一个应用于平板显示器的加工，而另一个应用于玻璃基体的冲洗。据估计，工业上应用的激光快速图形成型机，单台花费不到6百万美元———大大节省了设备成本。不仅如此，另外一个好处在于：应用此种方法可以省去大量的生产步数———有效的省去了三分之二加工步数———包含激光快速图案成型模型在内的花费最多也只不过几千美元而已。而且快速激光图案成型工艺是个干加 工工艺过程，在第二步玻璃基体的洗涤中，也是采用蒸馏 法进行操作———这就避免了对有毒洗剂和酸性化学物质的使用，也大大节省了用于对此类物质进行处理的花费。而此技术最杰出的贡献在于，它克服了湿法刻蚀工业在加工大型平板中刻线不一致的加工缺陷[1][2][3][4]。 本论文中将要对高频率皮秒激光下基于玻璃基体上的ITO 薄膜材料的烧蚀过程进行研究。实验中将采用远红外激光（1064nm ）。激光实验结束后还将采用在一系列光学仪器对靶材进行观察和分析，比如，这其中将使用扫描电子显微镜和白光干涉仪。 而本论文的主要目的在于找出基于玻璃基体上的ITO 薄膜在高频率激光烧蚀下的关键熔化阈值。此外，在ITO 薄膜图案成型过程中的加工系数也将在论文中进行优化，以求在能量消耗最少的情况下得到最好的加工质 量。具体的说， 在ITO 薄膜烧蚀过程中所需要的最佳的激光刻蚀速度和激光能量，既能够将ITO 材料完全移除，又不对玻璃基体造成损伤。 ITO 薄膜在皮秒时间域内的激光烧蚀实验： 本章主要通过实验的方法对ITO 薄膜在皮秒激光烧蚀下的过程及规律进行研究。实验过程分为两个部分，远红外激光实验和紫外光激光实验，本文基于实验数据对ITO 在两种不同波长激光下的烧蚀过称做了总结，找出二者之间的异同。在本章的最后，将给出ITO 和玻璃在1064nm 和355nm 波长下的物理性能。 1实验设置 实验设置由激光器以及一系列光学仪器组成。光束放大器beam expander ，反光镜mirror ，激光扫描器scanner ， 移动平台motion stage 。另外不可缺少的还有电脑控制设 备和相关的软件， 用来控制激光束和移动平台。激光从激光器发射出后，被放大器进行3倍放大，再通过一系列的反光镜被引入到扫描器中，通过电脑软件可以控制激光器—————————————————————— —作者简介：沈斌（1955-），男，上海人，中共党员，教授，博士学位， 主要研究方向为制造系统及其自动化；杨扬（1983-），女，天津人，硕士研究生，主要研究方向为制造系统及 其自动化。 氧化铟锡薄膜熔化阈值的研究 Study on the Melting Threshold of IDO Film 沈斌SHEN Bin ；杨扬YANG Yang （同济大学中德学院，上海200092） （Chinesech-Deutsches Hochschulkolleg ，Tongji University ，Shanghai 200092，China ） 摘要：太阳能电池薄膜在平板显示器的生产中得到大量应用。而这其中Indium Tin Oxide(ITO)薄膜是应用最广的透明半导体薄 膜之一。本文主要针对ITO 薄膜在超短波激光烧蚀下的熔化规律进行研究。论文通过一系列激光实验，目的在于找出ITO 薄膜在远 红外激光下熔化现象的基本物理机制和熔蚀过程。经过实验， 找出了在不同激光能量密度下，熔化阈值能量密度和熔化率，以及薄膜厚度与阈值能量密度之间的关系。 Abstract:Solar cell film has been widely used in the production of flat panel displays.And the ITO film is one of the most widely transparent semiconductor films.This paper mainly studied the melting law of ITO film under ultrashort wave laser ablation.Through a series of laser experiments,this paper aimed to identify the basic physical mechanisms and melting and ablation process of ITO film in the far-infrared laser.After the experiment,this paper identified the melting threshold energy density and the melting rate under different laser energy density and the relationship between the film thickness and the threshold energy density. 关键词：太阳能电池；ITO 薄膜；激光直写技术；超短波激光烧蚀；阈值能量密度Key words:solar cells ；ITO film ；laser direct writing ；ultrashort wave laser ablation ；threshold energy density 中图分类号：TH11文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）31-0032-03 ·32·

导电膜氧化铟锡ITO

氧化铟锡 氧化铟锡(ITO，或者掺锡氧化铟)是一种铟（III族）氧化物(In2O3) and 锡（I V族）氧化物(SnO2)的混合物，通常质量比为90% In2O3，10% SnO2。它在薄膜状时，为透明无色。在块状态时，它呈黄偏灰色。 氧化铟锡主要的特性是其电学传导和光学透明的组合。然而，薄膜沉积中需要作出妥协，因为高浓度电荷载流子将会增加材料的电导率，但会降低它的透明度。 氧化铟锡薄膜最通常是用电子束蒸发、物理气相沉积、或者一些溅射沉积技术的方法沉积到表面。 因为铟的价格高昂和供应受限、ITO层的脆弱和柔韧性的缺乏、以及昂贵的层沉积要求真空，其它取代物正被设法寻找。碳纳米管导电镀膜是一种有前景的替代品。这类镀膜正在被Eikos发展成为廉价、力学上更为健壮的ITO替代品。PEDOT和P EDOT:PSS已经被爱克发和H.C. Starck制造出来.PEDOT:PSS层已经进入应用阶段（但它也有当暴露与紫外辐射下时它会降解以及一些其他的缺点）。别的可能性包括诸如铝-参杂的锌氧化物。 使用 ITO主要用于制作液晶显示器、平板显示器、等离子显示器、触摸屏、电子纸等应用、有机发光二极管、以及太阳能电池、和抗静电镀膜还有EMI屏蔽的透明传导镀膜。 ITO也被用于各种光学镀膜，最值得注意的有建筑学中红外线-反射镀膜(热镜)、汽车、还有钠蒸汽灯玻璃等。别的应用包括气体传感器、抗反射膜、和用于VCSEL 激光器的布拉格反射器。 ITO薄膜应力规可以在高于1400 °C及严酷的环境中是用，例如气体涡轮、喷气引擎、还有火箭引擎 在化学上，ITO 是Indium Tin Oxides的缩写。 作为纳米铟锡金属氧化物，具有很好的导电性和透明性，可以切断对人体有害的电子辐射，紫外线及远红外线。因此，喷涂在玻璃，塑料及电子显示屏上后，在增强导电性和透明性的同时切断对人体有害的电子辐射及紫外、红外。 ITO 是一种N型氧化物半导体-氧化铟锡,ITO薄膜即铟锡氧化物半导体透明导电膜,通常有两个性能指标:电阻率和透光率. 在氧化物导电膜中，以掺Sn的In2O3(ITO)膜的透过率最高和导电性能最好,而且容易在酸液中蚀刻出细微的图形.其中透光率达90%以上,ITO中其透光率和阻值分别由In2O3与Sn2O3之比例来控制,通常Sn2O3:In2O3=1:9. 多用于触控面板、触摸屏、冷光片等。 透明导电膜屏蔽玻璃的导电膜层材料主要为ITO（铟锡氧化物半导体）膜、金属镀膜等，是通过真空磁控溅射镀膜工艺生产的，其特点是在150KHz~1GHz范围内有

ITO薄膜基础知识

IＴO薄膜基础知识 一、ITO薄膜得概念 ITO薄膜就是Iｎdium Tin Oｘiｄeｓ得缩写。作为纳米铟锡金属氧化物,具有很好得导电性与透明性,可以切断对人体有害得电子辐射,紫外线及远红外线。因此,喷涂在玻璃,塑料及电子显示屏上后,在增强导电性与透明性得同时切断对人体有害得电子辐射及紫外、红外。ＩＴO就是一种N型氧化物半导体-氧化铟锡,ITＯ薄膜即铟锡氧化物半导体透明导电膜,通常有两个性能指标:电阻率与透光率、 二、ＩTO薄膜得应用 ＩTO薄膜具有优良得光电性能,对可见光得透过率达9５％以上,对红外光得反射率70％,对紫外线得吸收率≥85%,对微波得衰减率≥85%,导电性与加工性能极好,硬度高且耐磨耐蚀,因而在工业上应用广泛,在高技术领域中起着重要作用。主要用途有: (一)用于平面显示 ＩTO薄膜得透明导电性及其良好得电极加工性能,所以它作为液晶显示器用得透明电极获得高速发展,约占功能膜得50％以上,例如液晶显示(ＬCD)、ＬED、电致发光显示(ELD)、电致彩电显示(EＣＤ)等、随着液晶显示器件得大面积化、高等级化与彩色化,LCＤ将超过CRT 成为显示器件中得主流产品、因而IＴO 薄膜主要用于高清晰度得大型彩电、计算器、计算机显示器、液晶与电子发光屏幕等、

(二)用于触摸屏 目前市场上,使用ＩTO材料得电阻式触摸屏与电容式触摸屏应用最为广泛。 1、电阻式触摸屏?薄得ITO透明性好,但就是阻抗高;厚得ＩＴＯ材料阻抗低,但就是透明性会变差。在PET聚脂薄膜上沉积时,反应温度要下降到150度以下,这会导致ITO氧化不完全,之后得应用中ITＯ会暴露在空气或空气隔层里,它单位面积阻抗因为自氧化而随时间变化、这使得电阻式触摸屏需要经常校正。电阻式触摸屏得多层结构会导致很大得光损失,对于手持设备通常需要加大背光源来弥补透光性不好得问题,但这样也会增加电池得消耗。电阻式触摸屏得优点就是它得屏与控制系统都比较便宜,反应灵敏度也很好。 ２、电容式触摸屏?电容式触摸屏也需要使用IＴO材料,而且它得功耗低寿命长,自从Applｅ推出iPｈone后,友好人机界面、流畅操作性能使电容式触摸屏受到了市场得追捧,

氧化铟锡薄膜熔化阈值论文

氧化铟锡薄膜熔化阈值的研究 摘要：太阳能电池薄膜在平板显示器的生产中得到大量应用。而这其中indium tin oxide（ito）薄膜是应用最广的透明半导体薄膜之一。本文主要针对ito薄膜在超短波激光烧蚀下的熔化规律进行研究。论文通过一系列激光实验，目的在于找出ito薄膜在远红外激光下熔化现象的基本物理机制和熔蚀过程。经过实验，找出了在不同激光能量密度下，熔化阈值能量密度和熔化率，以及薄膜厚度与阈值能量密度之间的关系。 abstract： solar cell film has been widely used in the production of flat panel displays. and the ito film is one of the most widely transparent semiconductor films. this paper mainly studied the melting law of ito film under ultrashort wave laser ablation. through a series of laser experiments， this paper aimed to identify the basic physical mechanisms and melting and ablation process of ito film in the far-infrared laser. after the experiment， this paper identified the melting threshold energy density and the melting rate under different laser energy density and the relationship between the film thickness and the threshold energy density. 关键词：太阳能电池；ito薄膜；激光直写技术；超短波激光烧蚀；阈值能量密度

氧化铟锡薄膜的椭偏光谱研究解读

第28卷第2期光学学报 V ol.28,N o.22008年2月 ACTA OPTICA SINICA February,2008 文章编号:0253-2239(200802-0403-06 氧化铟锡薄膜的椭偏光谱研究 孙兆奇 1,2 曹春斌 1,2,3 宋学萍 1,2 蔡琪 1,2 1 安徽大学物理与材料科学学院,安徽合肥230029; 2 光电信息获取与控制教育部重点实验室,安徽合肥230039 3

安徽农业大学理学院,安徽合肥230036 摘要用溅射法在Si 片上制备了厚度为140nm 的氧化铟锡(IT O薄膜。X 射线衍射研究表明所制备的薄膜为多晶结构。在1.5~4.5eV 范围内对IT O 薄膜进行了椭偏测量。分别用德鲁德-洛伦茨谐振子(Drude+L or enz oscillator s模型、层进模型结合有效介质近似模型对椭偏参量、进行了拟合,得到I T O 薄膜的折射指数n 的变化范围在1.8~2.6之间,可见光范围内消光系数k 接近于零,在350nm 波长附近开始明显变化,且随着波长的减小k 迅速增加。计算得到直接和间接光学带隙分别是3.8eV 和4.2eV 。并在1.5~4.5eV 段给出一套较为可靠的、具有实用价值的I T O 介电常量和光学常量。 关键词薄膜光学;椭圆偏振术;光学常量测量;椭偏建模及解谱;IT O 薄膜中图分类号 O484 文献标识码 A 收稿日期:2007-07-04;收到修改稿日期:2007-10-11 基金项目:国家自然科学基金(50642038、教育部博士点专项基金(20060357003、安徽省人才专项基金(2004Z029和安徽大学人才队伍建设基金资助课题。 作者简介:孙兆奇(1955-,男,回族,贵州贵阳人,教授,博士生导师,主要从事薄膜物理方面的研究。E -mail:szq@https://www.sodocs.net/doc/2f9869094.html, Study on Ellipsometric Spe ctra of ITO Film Sun Zhao qi 1,2 Cao Chunbin 1,2,3 So ng Xueping 1,2 Cai Qi 1,2 1 School of Phy si cs an d Ma ter ia l Scien ce ,Anhu i Univ er sity ,Hefei ,Anhu i 230039,Chin a 2

铟锡氧化物(ITO)靶材综述

铟锡氧化物（ITO）靶材 铟(In)元素的发现已有100多年的历史，经过了约60年才开始在工业和技术上得到应用。In是一种多用途的金属，主要以与其他有色金属组成一系列的化合物半导体、光电子材料、特殊合金、新型功能材料及有机金属化合物等形式应用于电子、冶金、仪表、化工、医药等行业，其应用范围不断扩大。 中国是全球最大的In生产国，由于国内需求有限，In产品以初级原料方式大量出口，成为全球In市场主要供应国。In是现代高新技术产业的重要支撑材料，关系到国力的增强。因此我国大量出口In初级原料不符合国家的根本利益。目前全球In消耗量的50％以上用于加工铟锡氧化物(indiumtin oxides，IT0)靶材，制造透明电极用于生产平面显示器。平面显示器的ITO薄膜含In约78％，这种神奇的混合物通过一层透明而又导电的薄膜将玻璃转化成彩色显示屏。在可见光区是透明的，可吸收紫外线，反射红外线，有利于环保，具有良好的热稳定性。 近年国内对ITO靶材的需求量大幅增长。目前国内生产的ITO靶材密度低，无法满足高端平板显示器行业对于靶材质量的要求．仅仅部分用于低端液晶产品中。目前世界上只有日本、美国、德国等少数发达国家和地区能生产ITO靶材，而我国平板显示器产业所需求的ITO靶材的98％依赖于进口，因此，研制开发ITO靶材生产技术是现有In生产企业开发In深加工技术的首选目标。

2 ITO靶材的主要制备方法 国外ITO靶材的生产工艺和技术设备已较为成熟和稳定。其主要制备方法有热等静压法、热压法和烧结法。 2．1热等静压法 热等静压法(hot isostatic pressing，HIP)既可以认为是加压下的烧结，也可以认为是高温下的压制。相对于传统的无压烧结而言，热等静压法可以在相对较低的温度下(一般约为物料熔点的0．5～0．7倍)获得完全致密化，而且可以很好地控制组织结构，抑制晶粒生长，获得均匀的、各向同性的组织，可以“净成型”加工成具有一定复杂外形的产品。热等静压法制备ITO靶材的工艺流程主要为：用模压或冷等静压以及两者兼用的成型方法将ITO粉末压制成初坯；初坯置于不锈钢包套中，并在两者之间辅以隔离材料，然后对包套抽真空并且封口；置于热等静压炉中进行热等静压(温度800～1050℃，压力50～200MPa，时间2～6h)制备出IT0靶材。 热等静压法的特点： (1)能克服在石墨模具中热压的缺点，不易还原。 (2)由于制品在加热加压状态下，各个方向同时受压，所制得的产品密度极高(几乎达到理论密度)，可制成大尺寸产品。 (3)热等静压强化了压制和烧结过程，降低了烧结温度，避免了晶粒长大，可获得极好的物理力学性能。 制品的成本较高，生产周期较长。 日本东曹公司采用热等静压方法，将O2导入烧结容器中，罐体内部采

透明导电氧化物薄膜与氧化铟锡薄膜

第一章 透明导电氧化物薄膜与 氧化铟锡薄膜1.1.透明导电氧化物薄膜 透明导电氧化物（Transparent Conducting Oxide简称TCO）薄膜主要包括In、Sn、Zn和Cd的氧化物及其复合多元氧化物薄膜材料，具有禁带宽、可见光谱区光透射率高和电阻率低等光电特性。氧化铟锡（或掺锡氧化铟，Indium Tin Oxide简称ITO）薄膜是综合性能最优异的透明电极材料，ITO是一种重掺杂、高简并的n型半导体，光学禁带宽度达到3.5eV以上，其载流子浓度可达到1021cm3，迁移率为15-450cm2V?1S?1，目前一般认为其半导体化机理为掺杂（掺锡）和组分缺陷（氧空位）。ITO作为优异的透明导电薄膜，其较低的电阻率可达到10?4?cm，可见光透过率可达85%以上，其优良的光电性质使其成为具有实用价值的TCO薄膜[1][2]。ITO透明导电膜除了具有高可见光透过率和低电阻，还具有一系列独特性能，如紫外线高吸收，红外线高反射，微波高衰减；加工性能良好，具有较好的酸刻、光刻性能；良好的机械强度和耐磨损性、耐碱化学稳定性；较高的表面功函数（约为4.7eV）等，ITO薄膜被广泛应用于平板显示器件、太

阳能电池、微波与射频屏蔽装置、触摸式开关和建筑玻璃等领域[3]。 对于TCO薄膜来说，目前的主要应用领域一般是作为单一的电学涂层或光学涂层，即利用其金属导电性和光学透明性，但其导电性和透明性仍需进一步提高，同时考虑到光电子器件在不同环境中的使用，TCO薄膜在恶劣环境中的稳定性也需要得到改善，应该开发出高质量的透明导电氧化物薄膜，以开拓更广的应用领域。在TCO薄膜的不同应用领域，对于TCO 薄膜的性能有不同的要求，单一的TCO薄膜难以满足各种性能的需要，虽然SnO2:F[4]，ZnO:Al[5]和In2O3:Mo[6]等三元组分氧化物能够部分解决一些问题，但无法达到较好的综合性能。目前多元复合体系透明导电薄膜的研究得到了一定的发展，可以制备出一些具有独特性能的TCO薄膜[7]-[10]，多元复合体系TCO薄膜能够保持传统TCO材料性能的前提下，可以通过改变组分而调整薄膜的电学、光学、物理和化学性质以及表面能，从而获得传统TCO材料所不具备的性能，以满足特定的需要。因此，如何进一步提高ITO薄膜的各种性能，拓展其应用前景，显得尤其重要。 对于ITO等透明导电氧化物来说，掺杂的有效性应满足三种基本要求：（1）掺杂离子与宿主离子之间存在价态差；（2）掺杂替代离子半径等于或小于宿主离子半径；（3）掺杂离子不会形成新的化合物，只存在In2O3的单一相。一般认为ITO的特性主要依赖于其氧化态和杂质的浓度，通过引入施主杂质可以调节载流子浓度，施主原子取代晶格的位置，提供了多余的自由电子而提高了导电性。高价态的金属离子（如Zr4+等）对ITO中In3+的取代可以成为ITO掺杂的关键所在，高价态的金属离子对In3+的取代可

镓铟氧化物薄膜和氧化锡薄膜的制备与性质研究

镓铟氧化物薄膜和氧化锡薄膜的制备与性质研究随着当今透明光电子器件的不断发展,要求透明导电薄膜的透明区域向紫外波段扩展,而且目前光电子学研究的一个重要领域是寻找短波长发光半导体材料。为满足紫外透明光电子器件和紫外半导体发光器件的发展需求,研究新型紫外透明宽带隙半导体薄膜材料具有重要的实际意义。 氧化铟(In2O3)和氧化镓(Ga2O3)薄膜都是宽带隙半导体材料,它们的光学带隙分别为3.6 eV和4.9eV。镓铟氧化物[Ga2xIn2(1-x)O3]可以看作由In2O3和Ga2O3材料按照不同比例形成的三元固溶体,Ga2xIn2(1-x)O3薄膜的带隙可以实现在3.6-4.9 eV范围内调制,很有希望作为紫外透明导电薄膜和紫外发光材料得以广泛应用。 然而,当前国内外对Ga2xIn2(1-x)O3材料的报道还很少,对Ga2xIn2(1-x)O3薄膜更是缺乏深入而系统的研究。本论文中,首先通过实验探索适合In2O3薄膜和Ga2O3薄膜外延生长的单晶衬底及实验条件；然后在此基础上进行 Ga2xIn2(1-x)O3薄膜的制备,并对其结构和光电特性进行研究,为该材料在透明 光电子器件领域的应用提供依据或参考。 氧化锡薄膜也是一种有前途的宽带隙透明导电材料,不但具有比GaN和ZnO 更宽的带隙和更高的激子束缚能,而且具有制备温度低、物理化学性能稳定等优点。传统方法制备的多晶氧化锡薄膜由于缺陷较多而限制了其在半导体器件领域的应用,因而对高质量氧化锡单晶外延薄膜的制备及光电性质研究十分必要。 本文采用的金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法不仅适于制备结构完整的氧化锡单晶薄膜,而且便于商业化生产,具有一定的科学意义和良好的实用前景。本论文内容分为四部分：第一部分使用MOCVD方法制备In2O3薄膜,并对制备薄膜

铟锡氧化物导电薄膜RF溅镀法制备及鉴定

銦錫氧化物導電薄膜RF濺鍍法製備及 鑑定 1.目的 以RF濺鍍法(Radio Frequency Sputtering Deposition)製備銦錫氧化物導電薄膜，並對其進行鑑定。 2.原理 自從1968年荷蘭Philips公司之Boort和Groth在銦化物表面上噴灑氯化錫液體，而得到3 × 10-4Ω．㎝以之低電阻係數的透明導電薄膜後，ITO薄膜之研究就一直被熱烈的討論著。 ITO，銦錫氧化物，這個名詞原本應該叫做Tin-doped Indium Oxide，即摻雜錫之銦氧化物。一些人簡稱它叫Indium Tin Oxide （ITO），使之成為共通語言。 銦錫氧化物（ITO）薄膜，由於其極佳的導電特性（電阻係數可至2 × 10-4Ω ．㎝下，約為最佳導體銀金屬之100倍），及高可見光之透過性（圖2.2）及高紅外光之反射性（圖2.3），一直是學術界及工業界積極探討之對象。透明導電薄膜可以應用於許

多包括透明加熱元件（transparent heating element )、抗靜電( anti-static )膜、電磁波防護( electromagnetic-shield ) 膜、太陽能電池之透明電極、防反光塗佈( anti-reflection )及熱反射鏡(heat reflecting mirror)等電子、光學及光電裝置上。 目前ITO薄膜主要被使用於液晶顯示器（Liquid Crystal Display，LCD）之透明導電電極材料上;但由於上述之光學特性未來具有被當作省能源用之熱線反射膜塗佈在門窗之玻璃上。日本為當前世界最大ITO薄膜製造國，其產量隨著LCD的成長，已由1985年之100萬平方米，增至1991年之1000平方米；未來隨著LCD 及其他顯示器（如electroluminescent display）之持續成長以及熱線反射玻璃之應用，其發展潛力及重要性將不容忽視。 ITO薄膜之優良導電特性主要來自於錫的摻雜( Tin-doping )及氧的空位( oxygen vacancy )兩種帶電載子( charge carrier)之存在而大幅提昇其導電度。ITO薄膜中，銦錫氧化物因錫的摻雜，而使得其晶格中部份位置之銦原子被取代。由於錫之價電子比銦多1，當每個錫取代銦，便可多放出一個電子，因此錫以n-type donor的方式來提高銦錫氧化物之導電性。氧的空位在ITO薄膜中，因晶格氧的位置沒有填補，而使得該鍵結之兩個電子釋出形