（物理电子学专业论文）高价态差掺钼氧化物透明导电薄膜的研究.pdf

_ 蜘删i ur 学f 冉i ? 学位论史，：“价态恐掺训饥化物透i 必导i u 薄膜的宄 强旦上军 ，摘要 媾经过退火等处理过程，仅采用通常的反应蒸发法就在3 5 0 。c 的玻璃綦底i ：制符 f j 了质最优良的掺锃j 氧化铟( i n 2 0 3 ：m o ，i m o ) 薄膜。所制衍的i m o 游膜i 邯牢山矗 低达1 7 x 1 0 。4 qc m ，在可见光区域的平均透射率( 含1 2 m l t l 厚玻璃基底) 和列4 u m 以上波长1 3 f 线的反射率都超过8 0 ，等离子振荡波长大约在2 2u m 序右，) t i 学禁 带宽度约为4 0e v 。 用反应蒸发法制备的i m o 薄膜的电阻率已接近目前透明导电氧化物( t c o ) 薄 膜的最好水平，而自由载流子浓度只有2 x 1 0 2 0 4 x 1 0 2 0 c m 一，还有很大的发展窄问i i 以进一步提高性能：特别是i m o 薄膜的载流子迁移率高达1 0 0c m 2 v 。s 。以j ：，远超 过已报导的其它掺杂t c o 薄膜的载流子迁移率。 基底温度对反应蒸发法制备i m o 薄膜的性能影响咐； i 弧。随竹j ，e 底濉j 竖的降 低，i m o 薄膜的透明性和电导率都迅速下降。在反应气体中掺入无极高频放i 【i 产f 卜 的0 3 后，极大地提高了i n 的氧化程度，在不加热基底上制备的i m o 薄膜的电阻牢 小于5 , 0 xj 0 。qc m ，在1 0 0 0 c 基底温度时电阻率小于1 5x1 0 。q c m ；同时它们存可 见光区域的总平均透射率( 含1 2m m 厚载玻片基底) 都超过8 0 。 为制备商质量的t c o 薄膜，在玻璃基底上必须要先制备一层扩散陆l 挡层( 如 s i 0 2 ) 。在反应蒸发法制备i m o 薄膜时，只要适当延迟掺m o 的起始时间，就可以往 玻璃和i m o 薄膜之f 1 1 i j 形成一层很薄的i n 2 0 3 层。 jl n 2 0 3 作为扩散 l i l j ：，- f 会影响 i m o 薄膜的晶格结构、透明性和附着力等性能，但是却能有效地阻i i ：玻璃坫底i 杂 质的通过。 在较高温度下制各的i m o 薄膜中，晶界对载流子的散射不起蕾要作川。真窄退 火使i m o 薄膜的载流子浓度和载流子迁移率都增加，而大气退火则使载流f 浓度和 载流子迁移率都降低。在较低温度的基底上沉积的1 m o 薄膜表而会吸附较多的原予 念氧，这些吸附的氧在退火过程中会影响i m o 薄膜的性能。 在i m o 薄膜l | 1 m o 以m o ”形式臂代了i n 2 0 3i i 的i n ”化胃，没订形成新的化合 物，也没有改变i n 2 0 3 的方铁锸矿晶格结构。而通常都认为简并半导体掺杂t c o 薄 膜的载流予迁移率主要受电离杂质散射的影响，与带电离子的有效f u 倚数人致呈反比 关系，冈此，价态差为3 的i m o 薄膜的载流子迁移率远低于价态差为1 的i n 2 0 3 ：s n ( i t o ) 薄膜。这与我们的实验结果十h 反。广7 首次引入复合效应对不同价态差的t c o 薄膜的载流予浓度及其迁移率进行了分 析。随着掺杂离子与晶格间隙氧离子发生复合的几率的增大，价念差分别为3 和4 的t c o 薄膜中的带电离子散射迁移率也随之增大，分别趋于价念差为1 和2 的t c o 薄膜的带电离子散射迁移率。而对于价念差为3 的t c o 薄膜，出于电中性复合粒予 数量较少，对载流子的散射最弱。因此，在复合几率较大的情况下，i m o 薄膜有可 能获得比i t o 薄膜更高的载流子迁移率。 采用反应蒸发法和采用反应直流磁控溅射法制备的s n 0 2 ：m o ( t m o ) 薄膜的丽电 阻都很大，甚至会超过未掺杂的s n 0 2 的面电阻。可能原因之一就是复合效应使掺入 的m 0 6 + 失去贡献自由载流子的作用，并且增大了对载流子的散射。 关键词：透明导电薄膜掺杂氧化物掺钼氧化锢 分类号：0 4 8 4 塑型! ! 王堂鲨! ：堂丝堡苎 i 型! 查薹丝! ! 丝垡塑堕型壁! ! 塑堕塑业塑堡! ! 兰 t r a n s p a r e n tc o n d u c t i v em o l y b d e n u md o p e dm e t a lo x i d et h i nf i l m s w i t hh i g hv a l e n c ed i f f e r e n c eb e t w e e n d o p a n t a n di o ns u b s t i t u t e d a b s t r a c t w i t h o u t a n ys p e c i a lt r e a t m e n t s ，h i g hq u a i l t yi n 2 0 3 ：m o ( i m o ) f i l m sw e r e d e p o s i t e do n g l a s s a t3 5 0o cb yc o n v e n t i o n a lt h e r m a l r e a c t i v ee v a p o r a t i o nm e t h o d t h ee l e c t r i c a l r e s i s t i v i t y o fi m of i l m sw a sa si o wa s i 7 x 1 0 1qe m t h ea v e r a g et o t a l s p e c t r a l t r a n s m i t t a n c eo ft h ei m of i l mp l u st h eg l a s ss u b s t r a t ej nv i s i b l e r e g i o nw a s o v e r8 0 t i l e p l a s m aw a v e l e n g t hw a sa ta b o u t2 2i t m ，a n dt h eo p t i c a lb a n d g a pw a sa b o u t4 0ev t h e r e f l e c t a n c ea b o v e4b mw a so v e r8 0 t h ee l e c t r i c a l r e s i s t i v i t yo fi m of i l m sw a sc l o s et o t h ej o w e s tr e s i s t i v i t yo ft c o r e p o r t e du p t on o w h o w e v e r , t h ec a r r i e rc o n c e n t r a t i o ni ni m of i l m sw a s o n l yi nt h er a n g e o f2 xl0 2 ”c m 。t o4 xl0 2 ”c m t h e r e f o r et h e r e m i g h tb em o r es p a c et oi m p r o v et h e c o n d u c t i v i t yo fi m o t h ec a r r i e rm o b i l i t yo fi m ow a so v e r l0 0c m 2v “s 。w h i c hw a s m u c h h i g h e rt h a nt h a to f o t h e r t c o t h et e m p e r a t u r eo ft h es u b s t r a t ed u r i n gd e p o s i t i o nw a so n eo ft h e k e yp r o c e s s p a r a m e t e r s w h e n t h e t e m p e r a t u r e d e c r e a s e d t h ee l e c t r i c a l c o n d u c t i v i t y a n dt h e t r a n s m i t t a n c eo ft h ei m of i l m sw e r ed e t e r i o r a t e ds e r i o u s l y w i t ho z o n ep r o d u c e df r o m h i g hf r e q u e n c yd i s c h a r g e i n o x y g e n ，t h eo x i d a t i o n r e a c t i o no fi n d i u mw a si m p r o v e d d r a m a t i c a l l y t h et r a n s p a r e n ti m o f i l m sw i t ht h ee l e c t r i c a lr e s i s t i v i t yo fi e s st h a n5 x 1 0 。q c ma n di e s st h a n2 x 1 0 。qc mw e r eo b t a i n e do ng l a s ss l i d e sa ta b o u t3 0 。ca n d1 0 0 0 c ， r e s p e c t i v e l y t h ea v e r a g et o t a ls p e c t r a l t r a n s m i t t a n c eo ft h el m of i h np l u st h eg l a s s s u b s t r a t ei nv i s i b l er e g i o nw a so v e r8 0 i no r d e rt od e p o s i th i g hq u a l i t yt c of i l m s ，i ti si m p o r t a n tt op r e p a r eab u f f e rl a y e r ( s u c ha ss i 0 2 ) b e t w e e nt h et c o f i l ma n dt h eg l a s ss u b s t r a t e at h i nb u f f e rl a y e ro f1 n 2 0 3 c a nb ef o r m e de a s i l yb e t w e e nt h ei m of i l ma n dt h eg l a s sb yd e l a y i n gp r o p e r l yt h es t a r t t i m eo fd o p i n gm o l y b d e n u m t h ei n 2 0 3f i l mw a sa l le f f e c t i v eb u f f e rl a y e r ；m e a n w h i l e t h e r ew a sn oi n f l u e n c eo nt h e c r y s t a ls t r u c t u r e ，t r a n s p a r e n c e a n da d h e r e n c et o g l a s s s u b s t r a t eo ft h ei m ot i l m f o ri m of i l m sd e p o s i t e do nh i g ht e m p e r a t u r es u b s t r a t e s ，t h eg r a i nb o u n d a r ys c a t t e r i n g w a sn o td o m i n a n t t h ec a r r i e rc o n c e n t r a t i o na n dt h em o b i l i t yw e r ei m p r o v e dw h e ni m o f i l m sw e r ea n n e a l e di nv a c u u m h o w e v e rt h e yw o u l db ed e t e r i o r a t e da f t e ra n n e a l i n gi na i r t h e r ew e r em o r ea t o m i co x y g e na b s o r b e do nt h es u r f a c eo fi m 0 f i l m sd e p o s i t e da tl o w t e m p e r a t u r e ，a n d t h eo x y g e nw o u l da f f e c tt h ep r o p e r t i e so f t h ef i l m sd u r i n ga n n e a l i n g f r o mx r d s p e c t r ao fi m o f i l m s t h e r ew e r en oo t h e rn e w c o m p o u n d s o rs o l u t i o n so f m o l y b d e n u mw i t hi n 2 0 3 m o ”s u b s t i t u t e di n ”i n1 1 1 2 0 3 w i t hav a l e n c ed i f i e f e n c eo f3 b e t w e e nt h ed o p a n ta n dt h ei o ns u b s t i t u t e d t h i si sh i 【g h e rt h a nt h ev a l e n c ed i f f e r e n c eo f 1 i n l n 2 0 3 ：s n ( i t o ) f i l m s a c c o r d i n g t ot h e o r d i n a r yt h e o r y i n h e a v i l yd e g e n e r a t e s e m i c o n d u c t o r , t h ei o n i z e di m p u r i t ys c a t t e r i n gi ni m o f i l m sw o u l db eh e a v i e rm u c hm o r e t h a nt h a ti ni t of i l m s i ti sc o n t r a d i c t o r yt ot h er e s u l to f o u re x p e r i m e n t s i tw a st h ef i r s tt i m eu s i n gt h ee f f e c to f c o m p l e x e st oa n a l y z et h ec a r r i e rc o n c e n t r i t i o n a n dt h em o b i l i t yo ft c of i l m sw i t hv a r i o u sv a l e n c ed i f f e r e n c e s a st h ep r o b a b i l i t yo f d o n o r sa s s o c i a t e dw i t ho x y g e ni o n si n c r e a s e s t h ei o n i z e di m p u r i t ys c a t t e r i n gm o b i l i t yi n j i l l 。i uj 学l i 卜、他论殳：i 价态茸掺钉i “七物j 矗i t ) j 甘i u 游膜l 门州究 撬! 上华 t c of i l m sw i t ht h ev a l e n c ed i f i e r e n c eo f3o f4w o u l di n c r e a s ea n dt e n dt ot h a ti nt i l i n s w i t ht h ev a l e n c ed i f i e r e n c eo f1 o r2 t h en e u t r a lc o m p l e xs c a t t e r i n gl i e so nt h ed e n s i t yo f t h en e u t r a lc o m p l e x e s t h e r ea r em u c hl e w e re l e c t r i c a ln e u t r a l c o m p l e x e si nt c o f i l n l s w i t hav a l e n c ed j f i e f e n c eo f3t h a nt h o s ei 1 1t c of i h n sw i t hav a l e n c ed j f l 7 f e n c eo f1 t h e r e t b r e t h em o b i l i t yi ni m of i l i n sm a yb eh i g h e rt h a nt h a tj ni t of i l i n s t h er e s i s t i v i t yo fs n 0 2 ：m or t m o ) f i l i n sd e p o s i t e db vr e a c t i v ee v a p o r a t i o no rr e a c t i v e d c l n a g n e t r o ns p u t t e r i n gw a sh i g h e rt h a nt h a to fu n d o p e ds n 0 2f i h n s i tm a y b ec a t l s e db y t h ee f t e c to fc o m p l e x e s m o s to fm o ”i nt m of i h n sw e r ea s s o c i a t e dw i t ho x y g e ni o n s f h e r e f o r e t h er e s i s t i v i t yo ft m of i l m sw a sv e r yh i g hd u et ot h e1 0 wc a r r i e rc o n c e n t r a t i o n a n ds t r o n g1 1 e u t r a lc o m p l e xs c a t t e r i n g k e yw o r d s ：t r a n s p a r e n tc o n d u c t i v et h i nf i l m ，h n p u r i t yd o p e do x i d e ，m o l y b d e n u md o p e d i n d i u mo x i d e ：1 b 价态差掺臼j 【化物逐l 州甘l 也薄膜的f , jr ) (援旦上肇 图表日录： i 鍪l 2 一i i 9 7 0 2 0 0 0 l 。n lj ，胶& i v ji n 2 0 jj l 、s n 0 2j 是神1z n o l t c o 薄j j 诞| q , i a i i i i 二社 蚓3 1 图3 - 2 图3 3 图3 - 4 图3 5 3 - 6 巨】3 7 c of i t , , ：l 站l i j l 仙界敝则辽移：红( m = 0 3 5 m ) t c o 冲膜n u 离r 敞刺迁移率 t c o 薄i i 其v j f u t l 一盹杂质敞刳迂移率( m + 一o 3 5 m ，& = 9 ) 载流r 迂移二簪u 。确定情况f 的砩与n c 的关系一 载流了浓度n c 确定情况卜的砩与的笑系 f u m 率p 确定情况卜的砩! - jh 。或n ( 的关系 载河f 迁移率。为1 0 0c 1 ”2 v s 一1 的7 i c o 罅膜1 0 透目jh 8 l l l3 1 3 l8 l8 1 9 2 2 图3 - 8 载流厂浓度n r 为3x 1 0 “c l n o 的t c o 薄膜的透剁谱、反则晰删吸收卅 ：1 3 图3 - 9f u m j 钙确定的t c o 薄膜的透射谱( a ) 、反制谱( b ) 和吸收潴( c ) 2 4 图3 1 0 简并j 卜导体i t o 薄膜中光学禁带宽度的变化j 载流子浓度的天系2 7 图4 1m o 和i n 与0 2 发l 氧化反应的自焓变化3 ( j 吲4 - 2t c o 薄膜l l a l l 系数的v a n ，d e r p a u w 方法测鞋示意h 3 4 蚓4 3i m o 薄膜样6 m 1 9 9 9 0 6 0 2 e 的x 光i ur 浒( x p s ) 深度剖析3 6 l 冬i4 - 4i m o 薄膜样t j im 1 9 9 9 0 6 0 2 ef 门x 射线i 汀刳讨 ( x r d ) ”l 1 6 t 3 7 i 矧4 5蚍z 世的i m o 薄j | ；! f l j ) 匕潴 ! i ：r i 3 8 蚓4 - 6n ：1 j h 氧分jk t 占7 兄f 反应蕉发法制器的i m o 薄膜的ir j ! 光透别率、f 【! l 家、；梵流f 浓度利载流r 迁移率4 ( ) 图4 - 7n 不刊m o o 蒸发述二钲情况下反应蒸发洲、制备的i m o 薄膜的t t j 她光透 目j 本：、i u 研l j 冢、载j ： ef - 浓 叟4 c l i 城河i - c - 迁移；j i 4 l 阁4 - 8 掺杂跫对i m o 薄膜表l l i i j 貌的影响( 扫捕 ”r 姥微镜，放人1 0 0 0 0 僻) z 1 3 图4 - 9 ，1 i f 司蜒底湍度p 制备的i m o 薄膜的j 见光i f ，均透射：莽、i l lj f 邮i l 、裁流 r 浓度和载流f 迁移率4 4 i 萼14 一1 01 j “i 】j 。底沛i f 建i 、n ：9 b0 2 - i i t i l 衙| qi m o t g n n 0x r d 普4 5 图4 1 l功二红抓荡竹撇1 u 流刈r l 兮镀j j i ! | i 内j l i _ i 怫li m o 薄膜返州二纠门黝l i 图4 图4 图4 恻4 一 i 型4 1 6 卡j i 图 图4 一1 7 f 一) 吲4 18 图4 一1 9 咚i4 2 0 i 剐4 2 l - 爿j 4 8 在及j 试c 体t l ，掺0 3 后刈i m o 薄膜的性能的影响_ x ，5 0 玎i 刚反应气体制备的i m o 薄膜的x p si f i f oi n 3 d 5 ，2 峰剥比j 5 l 不问禁底温度卜存掺o 】的0 2 中制备的i m o 薄膜的x r d 托i i 5 2 溅则法制箭的t i 0 2 薄膜为扩敝f j j 层的m o 薄膜的x p s 深度削析h 5 ：； s o l g e l 法制儡的t i 0 2 薄腆为扩 1 7 1 5 1 t , j - ! 。i l 绷0i m o 薄膜的x p s 深度削 ，5 z i 扩敞m 挡层刈i m o 薄腆表面形貌的影n l ；, j ( f 拙i 【lj ，拈微镜，放人1 0 0 0 0 真窄退火w , , i 9 - 刈高沛& 制篙的i m o t t i n | f f i l b n 0 影响 舆。一退火和人e 巡火划r 讶濉1 t 0 备f l ji m o 薄膜性能的影响 经过_ ：同退火过程f 内i m o 薄膜的x p s 谱l i 的m o3 d 峰 过1 、i t l 越火j f t f 门i m on 4 膜f 门x p sw t t t f i ji n3 d 5 ，2m 午 5 5 5 6 5 7 6 0 6 l ：b 价态羞掺川，l 化物迹i 叫甘i 【l 崎麒的f ， 撬旦上竿 斟4 2 2 图5 。1 1 剐5 - 2 蚓5 - 3 【冬l5 - 4 阁6 一i 恻6 - 2 l 矧6 3 经过小川退火过程i 的i m o 薄腴的x p s 晰i i ，f 门ols 峰6 2 小同复合儿牢情况卜1 7 门 【f j i ，。陀复合卡讧f 浓度1 j 载流r 浓度的比们6 6 斗l 仆日掺杂浓度( c = 8 3 情况f - , 1 ；嗣价态弟t c o 溥膜的我流j 浓度6 9 t c o 薄膜的 l ：l 偶极r 敞射辽移率7 1 年h 旧载流f - 浓f 建情况卜- 考虑复合效心正的崩 l u 离r 敞蚶辽移牢一7 2 s n 与0 2 发小氰化反应i i i 成不同氧化物的f ji l f 焓变化7 9 反应蒸发法制备t m o 薄膜的透射谱( - i 含挂底) 8 1 小同m 0 0 3 加i 热f h 爪卜溅射法制备的t m o 薄膜的透削 l f ( 小含j ，b 底) 悭l6 - 4s n 0 2 ：m o 薄i 照样 f 门x i ) s 谱1 ，的s n3 dm 孥 圣i6 - 5s n 0 2 薄膜十| | f m o * g 膜n 0x r dw 投1 符利tz n oj 走透叫甘i l l 溥j | ! 的最小u | ；儿牢平戡流，浓度 嵌2 小i 吲情况f0 ，代斡0 2 后剥金耩氧化反心的影响 表3 真空退火年人7i 退火刘i 氨温制备的i m o 薄膜 n 影t l l ；, l 表4 退火处珊刈低温制备的i m o 薄膜性能的影响 表5 退火处理对反应磁拧溅劓法制备的t m o 薄膜光学一陀能的影响 。，。1 ，h ： ， 4 。# ? 砒 8 1 8 2 8 3 7 4 7 5 8 5 9 8 4 ! 塑型卫i 羔尘生l 兰坐型i 墨一一生堕查竺堡! ! ! ! 些塑堕型望i ! ! ! ! 塑塑型! ! 堡! ! 兰 1 1 沦文课题研究的意义 刈。肢的洲i 本物质 n h 扎透叫r i l j 导电性似乎足叮村l 矛厢的。如f 粜1 木的i l 漏i 广 外层电r 形成的“p l v “f f f “是充满的，m1 4 满带与空带之问的禁带较+ 充( 人j ：3e v ) ， j ! | j t - i 她光”r 以通过，表现为透明物体；山：j 二在外电场f l ：- j l jf 满带c ，的, t ir 运动小会产乍f n 流， n j 襞带义a 宽使满+ 伯a l - ，也r 无法跃辽至空带，fr 成为r f | h 载流j ，此魁绝缘体， 小f l j j l j 作导i n 介质。水i i ：半导体f i , i f i 带结构基本一卜。9 绝缘体4 1 以，j l 足它的禁一船铰窄， 般小 i 2 e v ，满带- i ，电子可以依靠热激发跃迁至木来是窄的y i ：i i j 带一i ，成为f 1i i l 载 流f ，此具有一定的导f 【l 能力；山j 。邑的禁带太窄，对呵见光的吸收爪严曛，i , u l i l t 足不透明的。对j 二金属，它的价电了处1 ：未充满的价带t l ，导t u 能力搬强，仉足f t i h 载流f 数量太多，入射的i i l 见光或被l 殴收或被反剁，因此会麒人多袭玑为7 f ) 匕泽i f u + d i 透明。 透明物体弓导电物体都具有极其重要的意义，已被广泛地廊j | j 到小活小n 0 舞个领 域。显然，如果某种物体能够集透明性j 导电性j 。身，则必定县有特别的意义，能 够实现透明绝缘体与导电会属都无法实现的功能，丌j = f iu 卜j 企新的成川领域。 制番透| j 导f n 物体的途径有两条，一足提高导r b 物体的”_ r 见光透刺率，足挺高 透哪j 物体的i u 导牢。 根据f 乜磁波理论，j 与电磁波进入物体后，其能量随入刺深度早指数衰减。此， 如果会属薄膜的厚度小到定程度后，盒属薄膜就r j + 存保t , f f i + 适当导f 【l r ：的坫础f ：透 射过一定的可见光而晕观透明性。显然，这种会属材料必须是不易氧化lj 丁，iii l l s u 经研究和使j f j 的材料有a u 、p t 、r h 、a g 、c u 、f e 、n i 等，沉移 盒属薄膜l l j 以0 j 必给暴底肌温和退火处s l ( i ”，们4 i 串这些利料在o g l l l d ( 6 q l l 、州j 容易凝聚i f i 使透明f ，j 降，山不易沉积连续的均匀薄膜。 很多符合化学配比的术征会属氧化物的禁带宽度都人j ：3e v ，j j i ：( e j 见光域 足透f 蚰的， n 常温pl 订很l 锸n q i 乜m 牢。其i 订小少盒槭氰化物补：受热或_ l + t t vj 1 、境 卜- 会失上祁分氧( 化学失眦) 肌成为n 型半导体利料1 3 4 l ，j c f u 导率l ：要j i i 化。：火眦 程度来确定；采川掺杂也可以使透明氧化物薄膜成为半导体，其f u 导牢卜要掺杂利 料的种类和数晷= 及沉积工艺等【天j 素确定。 自从1 9 0 7 年b a d e k e r 首次报导了其制备的j 卜透明导咆c d o 游膜”j 以来，人仃j 一 随征努力提高j 透明导i 乜薄1 1 7 3 5 1 ，碾然这种隔热观察窗对7 f c o 薄膜的r l i 能要求州炎热人 7 川，使川的节能窗人致样。 2 1 3 i 乜磁屏蔽窗 近年柬，耶境r l 一的, 1 3 磁i 扰tl 益增强，随之出现r种逐渐j 竹长的j l l i ；求，就足篮 减：多t l ij 外界f 乜磁波刈f 乜r 设箭的卜扰i n j 现的筹错，以及i i i j ：4 ：鬲t d 的i 乜磁波i i 3 ij 盘 成f 内秽 密信息f i l 髯。 1 c o 薄膜可以j j j 柬制造透i 蚰的电磁屏蔽窗，j ：要是利用t c o 薄膜的高i l j 见光透 剁率和剥无线电波的高反射率。i c o 薄膜列电磁波的屏蔽性能直接与它的两1 0 , 1 1 1 t 仃 哭，嘶f u f 5 j l 越小，对l 乜磁波的反射就越高。例如，要达到一3 0d b 的屏蔽性能，需要 t c o 薄膜的而i 乜m 小j i5 1 | 3 2 l 。i | 前f 仃1 、眦标准对m f 也f 5 | l f l j 要求虽然还小i 向( 对刚 极射线管( c r t ) 电磁屏蔽层的要求是2 0 0 0q ) ，f 1 4 是，标准的发展趋势是要求州f t 1 1 3 1 j t l 越来越小，同叫附肌防静f 乜和减反射功能【1 5 , 3 6 1 。 2 2t c o 薄膜发展现状 从第2 1 节可知，t c o 薄膜的不同应用对t c o 薄膜的r f ：能提了小同的要求，没 仃某种t c o 材料可以满足所有的应1 】要求”。 儿l 印柬，已经研究了很多种材料的t c o 薄h 奠。特则是最近l q ：- ，t c o 薄膜进 入r次复兴i i 、j j t i l l l 7 i ，发现r些新的多j cn 掣7 1 c o 溥j j ：| 利利，它f 内忡能川通过扦 化学小分的龠哦求渊1 ，1 8 ，”。4 7 i ，j i ：合成了真n i f 门p ，性t c o 渺j j i l ，为制造透 1 3r 几器 件奥定了丛础f 4 8 。5 6 i 。f ! 足，i jj j ；得到重点 i j i ：究和普遍应川的利料仍然i - 要地l n 2 0 3 ：s n 、 s n o ，：f 和z n o ：a 1 ，n f l f 刈这冲l f 利利f i ；j 。陀能指标和特。l i t l 4 ：个简i n 介 m 兰鲨! ! ! 上兰堕! ：兰堡堡皇 ! 鱼丝：蔓茎堡型! ! 些丝望型芏! ! 塑堕塑坐壅 堡! ! 兰 2 2 i i n 2 0 3 ：s n 薄膜 i n 2 0 j ：s n 薄膜可以采川真夺蒸发平真窄溅射等物理7 洲i 打c 干j 法、s o i g e l 法嗣l 化 学t 年沉积法制桥，l n 2 0 3 ：s n 薄l l , 谑v , j 性能与制锯方法及制祷过秤1 91 ：岂参数密切千 火。 f | 从际l i 现磁控溅划技术以后，装胃简小、成膜速牢快、成膜i f l i4 q 人均匀 的i 气流磁控溅射法很快就成为物r l h 气牛沉移! 技术制帑l q o 薄j l 其v , j e 坚力浊，j i ：形成 j 产、i p 化枷模。卜i f f f 以磁挖溅刺法为例介k f l i t ；0 备i ：艺刈1 1 、o 渺膜一r l i 能的影i 】虮 磁控溅射法制备1 7 r o 薄l i t ：1 1 1 ，对i t o 薄膜性能影i 啊最人的一艺参数分圳足氰分脏、 甚底温度和溅射电j j i 。采用金属芊巴的反应磁控溅射的氯分j i d 一艺窗ii f 常窄，f i 适j ： 规模q i 产：i 捌此，袖：商品化i t o 薄膜的牛产t h 都是随接采川i t o 烧绌溅劓犯， l 艺町控性好，重复性大幅度提高5 ”。但是，l l - k 方法刈1 t o 靶的要求比较商，础的顶 最阿接别沉积速率和薄膜性能都有影响1 5 8 , 5 9 ；而h1 t o 靶的 1 1j lj 牢“m 常低，通常 小j i2 5 ；f 7 d i il ：i n 木身成本就较高就导致1 t o 薄膜的牛j “：成小较i 。 为避免真流溅刳州靶表面累 | 矿电荷而影响放f u 的j i ! 常避 ，, f i - - j j 溅身。也源就使 川高频代替直流，或h j 高频辅助直流溅劓1 6 1 , 6 2 】，或在甑流溅射- l i 加入1 l i 脉7 , 1 , l ”l ，也仃 人尝试中频溅射 6 4 , 6 5 1 。为获得较高的溅射产额，般需要较高的溅射f u 瓜，似是，放 i u 过稚i - 产，i - ：的负氰离f 会高速捕t 1 膜表丽1 6 6 1 f n i 造成损伤，影i 响i t o t i i l l i ! ( i 9 陀能 ”l ，i k l d i c , ，溅射f b 胍4 i 能人i 钉，适当降低靶f nj i ij 以降低i u 叭率和簿腆表i f l n 0 羊糙 j 建1 6 7 , 7 0 , 7 1 i 。当然，也可以采f j 对向靶溅射法来减弱负氧离f 对q - 长一i 薄膜的轰j i | 7 2 1 。 舣情况卜| ，存定温度范吲内，撼底温度越高，沉积的i t o 薄j j ；l l l j 结i 诮r i ：就越 r ，载流f 浓度干i l 载流r 迁移率就越一断，也就越容易扶得较- 滔的f u 导；棼删i i l 魁光透划 牢m 7 5 i 。溅射过程m f ，耀底温度般都控制存3 0 0 4 0 0o c 之m 。f i l 是，仡仃些廊1 1 t i - ，挂底是 l 二品砘或有机物，：能刚热，必须要在2 0 0o c 或右皿低的温度1 j 移c 彤 薄 膜。i | n ：较低璀底温度f 制器的1 t o 薄膜【| i ，会有部分未氧化的金属i n 或扦从i n 2 0 3 1 还原出金植l n ，严重影响其n j 见光透射率【7 6 _ “j 。w 此，必须要没治、增强l - 1 0 薄膜 i f ，i n 的氧化 l ! 度。 嘲际j - 7 1 , ! 多研究机构都刑低濉制街i t o 薄膜m 题进行厂研究，分别挺厂齐种择 样的观点和解决办法，i ，j 以pj 纳总结如l 、。 a 、将氧化物l l 奠* t d l l 热届直接蒸发小米沉积到基底【_ 4 ”85 。“”，或川离 束轰t l i 氰化 物淝将其溅剔j ；来厩沉积订：撼底 ：。”j 。 b 1离f - 爪t f i l i 助f ) c 年j ! 或反应溅则。时矗川讯离ro 旺” ”9 9 1 或觚离f i “”“0 2 1 轰i i n ：扣c 积的薄膜，f i jj l j 氧离n 纷曲l 氰化性及离子携带的能魁来增强薄膜表层会属原- 的氧化反应。存反应溅刺t 也存在火量的荷能氧离- 町增强氧化反应。 c 1反麻气体t l ，掺0 3 。i i r 以增强余腻原予的氧化反应【l ”】，”町以提i i 薄膜沉积速 二列1 “1 。 采j 1 j 真空蒸发法和真空溅射法在较高温度的基底t ：i l i 怕 的1 t o 薄膜的f u f 5 j l 率 般i 可以低至1 5 x 1 0 4 nc m ，门t h 载流_ 浓度在1 x 1 0 “i x l 0 “g i l l 。之f i l j ，载流f 迁移 率5 ) f l i ( t 1 0 1 0 0c m 2 v s 1 之f r l 1 1 ”i ，不过大多数r l j3 0c m 2 v 。s 。i ：l i 。i i j n j 术j i l 热肇 戚月得f | qi t oi t q l l i l f r j i 邮4 t i m , j 最低j 能达到4 x 1 0 4 f 1c l n 阿“j ，经过逛火处肌历j 以达2 5 x 1 0 4 qc m i 。 羔型生生上兰型_ 二塑竖笙皇： 塑堕垒竺堡! ! ! ! ! ! 塑姿型! 。! ! 鲨堕塑业! ! 堡! ! 竺 2 2 2 s n 0 2 ：f 薄膜 g n 0 2 ：f 薄膜儿乎都足聚川s o l g e l 法0 7 5 1 年lj 化学7 f j 汀c 平j 6 ，“7 1 1 7 f ，、浮力泱制簖 的。其 喷涂热解法所需设备简单，l i ：艺周期短，j d $ d = i = ：| 价格低廉，铀别足川以m 汀法玻璃个产现场自接卉：玻璃表f f i 制祷s n 0 2 ：f 薄膜，侵乍广成小人人降低。 j l n 2 0 3 州比，s n 0 2 f 格1 t 允f ：掺? , f i t l , i a 离杂质数i i ：篮少u b ，i ) 4 i i k 最人找流r 浓度桐麻【i 三要低”j ，载流r 的仃效质屠：要小一点，接近i ur 静i l ：质m ：i l j0 3f 。s n 0 ， 的热稳定 i t - 较好，即使加热至玻璃坫底软化的温度，s n 0 2 仍然1 i 会分斛。s n 0 ：的化 学稳定性也较好，不易被酸腐蚀，也不易被 o a 亥u 。，) 外，s n o ：的硬叟很l 洒，s n o ，、 1 n 2 0 3 、z n o 和普通玻璃的硬度分别是6 5 、5 、4 和6m o h s i “j 。【, f ：h t l ，n i1 i 能窗等建 筑川人i f i 积t c o 薄膜应川巾，s n 0 2 ：f 薄膜具有无i 叮豁代的绝对优势。 但是，s n 不易氧化，放s n 0 24 i i 在较低温度f 制备，n jn ：f 氧存竹! 的7 t 氛小 易被还原【1 4 , 1 ”i ，这就限制了掺杂s n 0 2 薄膜的臆川范”4 。 i1i i i y ，s n 0 2 ：f * j j 奠f i 2 ) 的掺杂氰化物，( t q 1 l i 训参杂浓度v , j 情况i j 以状得更多的门t 1 1 载流r ，或使j j 较少的掺杂量就i 叮以状得足够多的| ，ti l l 载流f 。 掺杂离子在氧化物t i | 的溶解度是有限的 ”5 。”i ：i h jil ，掺杂离c - 裤e ，化f y - 也 是一种品格缺陷，对载流予有