透明导电膜.doc

一、透明导电膜 透明导电膜是既有高的导电性，又对可见光有很好的透光性，而对红外光有较高反射性的薄膜。透明导电膜主要有金属膜和氧化物半导体膜两大类。 （1） 金属透明导电薄膜 当金属膜的厚度在约20nm以下时对光的反射和吸收都较小。由于金属薄膜中存在自由电子，因此在膜很薄时也具有很好的导电性，且在基片温度较低时就可制备出低电阻膜。常见的金属透明导电膜有金、银、铜、铝、铬等。为了制备平滑连续的膜，需要先镀一层氧化物做衬底，再镀金属膜。金属膜的强度较低，其上面常要再镀一层保护层如SiO2或Al2O3等。 （2）氧化物半导体透明导电膜 这类导电膜主要有SnO2、In2O3、ZnO、CdO、Cd2SnO4等，它们都是n型半导体。对这种导电膜要求禁带宽度在约3eV以上，且通过掺杂可使其具有高的载流子浓度以得到高的导电率。目前，应用最广泛的是SnO2和In2O3薄膜。作为半导体材料，化学计理比的SnO2膜电导率很低，为增加电导率需要加入一些高价离子如Sb5+、P5+等。这样得到的膜导电性好，对可见光有优异的透光性，强度和化学稳定性都很好，加之成体低，因而得到广泛应用。根据不同要求可采用CVD、PVD乃至喷涂法来制备。 经过掺杂的In2O3的透光性和导电性均优于SnO2，因而近年来得到比SnO2更为广泛的应用。化学计量比的In2O3膜，其电导率也很低，为增加电导率需要添加一些锡，通常将这种膜称为ITO（铟锡氧化物）薄膜，主要是用真空蒸镀或溅射等PVD法来制备，以在较低温度得到高性能膜。 透明导电膜（主要是SnO2和ITO）具有很广泛的用途，例如用于液晶显示器件及太阳能电池的透明电极，由于对红外线具有反射能力而被用作防红外线膜、太阳能集热器的选择性透射膜、玻璃上的防霜透明发热膜等。 1. SnO2透明导电薄膜 （1）工艺特点 利用超声雾化热解淀积工艺，将SnO2:F透明导电薄膜制备于耐高温的衬底之上。本工艺突出的优点是：所需设备简单，工艺周期短，原材料价格低廉，可制备出与物理淀积方法性能相当的高质量薄膜，尤其可将SnO2:F透明导电薄膜均匀地制备于管状衬底的内壁。 （2）透明电热膜的性能特点 电热转换效率高、节能省电 寿命长、不易损坏 外观选择性强、适用范围广 热惯性小 无明火、安全可靠 产品可小型化、薄型化 加工工艺简单、结构简单、成本低 （3）应用 SnO2透明导电薄膜作为一种多功能的无机材料，不仅兼备低电阻，高的可见光透过率，还具有优良的膜强度和化学稳定性，近年来在功率加热，抗反射涂层，太阳能电池，液晶显示及光电器件等领域中得到了广泛的应用。将透明导电膜镀于容器表面或玻璃管内壁作为加热热源，其导电性好、加热均匀、电热转换效率高，直交流电均可使用。透明导电膜透光度好、无眩光、加热均匀、导电性好的特点，将透明导电膜镀于汽车、飞机的防风玻璃上，可防止水雾的产生。透明导电膜允许可见光射入室内，同时又能反射红外线的热能，可见光透过率高达91。因此可镀于玻璃上形成抗反射涂层制成节能玻璃。 2. 锡掺杂的氧化铟(ITO)透明导电膜 锡掺杂的氧化铟(ITO)透明导电膜是一种重要的光电子信息材料，优良的光电特性使其在太阳能电池、液晶显示器、热反射镜等领域得到广泛的应用。对以玻璃为衬底的ITO透明导电膜已进行过广泛深入的研究。有机薄膜基片ITO透明导电膜具有可挠曲、重量轻、不易碎、易于大面积生产、便于运输和设备投资少等独特优点。近年来，国外学者对有机衬底透明导电膜的低温制备及光电特性进行了研究，结果表明，它可望实现如同玻璃基片透明导电膜那样的光电特性。有机衬底透明导电薄膜可广泛应用于制造柔性发光器件、塑料液晶显示器和柔性衬底非晶硅太阳能电池，可用作透明电磁屏蔽及触敏覆盖层等，还可作为透明隔热保温材料用于塑料大棚、汽车玻璃和民用建筑玻璃贴膜。目前国际上报道的柔性衬底ITO透明导电膜大都是采用磁控溅射法制备的。 采用 DM-300 型蒸发系统制备薄膜。用钨丝加热的石英玻璃舟蒸发高纯度的铟锡合金(纯度为99.999)，铟锡(锡的质量分数为10%)合金的蒸发温度约为800 ，以纯净的氧气作为反应气体，氧分压为210-2 Pa，系统的基础真空度为10-3 Pa 。衬底用电阻加热，温度在室温到300 范围内连续可调，由铜-康铜热电偶监控。采用7059玻璃和有机聚合物薄膜 PI作为衬底基片，蒸发源到基片的距离为25 cm。蒸发源的加热功率保持不变，薄膜生长速率约为 5 nm/min。 采用真空反应蒸发技术，在衬底温度为80240 条件下，蒸发高纯铟锡合金，在有机薄膜基片上制备出ITO透明导电薄膜。该薄膜具有(111)择优取向，平均晶粒度约为1530 nm。适当调节制备参数，可以获得电阻率为6.6310-4 .cm、可见光范围内平均透过率大于82的高质量的有机薄膜衬底ITO透明导电膜。 3. 透明导电薄膜 (TCO) 透明导电薄膜 (TCO) 具有良好导电性及透光性，广泛应用于液晶显示器、触控面板、电磁波防护与太阳能电池等。TCO 薄膜在应用上常镀制于玻璃基板，但玻璃易碎、且大尺寸玻璃不易制作。应用新式低温镀膜制程技术成功开发高透光性与高导电性 TCO 薄膜，将 TCO 薄膜镀制于塑料基板，可制作各种尺寸、曲面形状的可挠 (软) 性光电组件。 规格 可见光穿透率 85% ( 400 700 nm) 电阻率 10 cm 表面粗糙度 (rms) 1.4 nm 应用领域 平面显示器用透明导电薄膜基板 可挠 (软) 性导电塑料基板 电磁波遮蔽板 抗反射导电薄膜基板太阳能电池透明电极；由于它对光波的选择性（对可见光的投射和对红外光的反射）而用作热反射镜，用于北方寒冷地区的建筑玻璃窗起热