毕业论文课题相关文献综述

文献综述

一、引言

19世纪末,透明导电薄膜材料的研究刚刚起步,当时是在光电导的材料上获得很薄的金属薄膜。经历一段很长时间后的第二次世界大战期间，关于透明导电材料的研究才进入一个新的时期，于是开发了由宽禁带的n型简并半导体SnO2材料,主要应用于飞机的除冰窗户玻璃。在1950年，第二种透明半导体氧化物In2O3首次被制成，特别是在In2O3里掺入锡以后，使这种材料（掺锡氧化铟，即IndiumTinOxide，简称ITO）在透明导电薄膜方面得到了普遍的应用，锡掺杂的氧化铟（ITO）透明导电膜是一种重要的光电信息材料，优良的光电特性使其在太阳电池、液晶显示器、热反射镜等领域得到广泛的应用。以玻璃为衬底的ITO透明导电膜已进行过广泛深入的研究。近年来，有机薄膜基片ITO透明导电膜以其可挠曲、重量轻、不易碎、易于大面积生产和便于运输等优点而受到重视。目前国际上报道的柔性衬底ITO透明导电膜大都采用磁控溅射法制备.

1842年格洛夫（Grove）在实验室中发现了阴极溅射现象。他在研究电子管阴极腐蚀问题时，发现阴极材料迁移到真空管壁上来了。但是，真正应用于研究的溅射设备到1877年才初露端倪。迄后70年中，由于实验条件的限制，对溅射机理的认同长期处于模糊不请状态，所以，在1950年之前有关溅射薄膜特性的技术资料，多数是不可靠的。19世纪中期，只是在化学活性极强的材料、贵金属材料、介质材料和难熔金属材料的薄膜制备工艺中，采用溅射技术。1970年后出现了磁控溅射技术，1975年前后商品化的磁控溅射设备供应于世，大大地扩展了溅射技术应用的领域。到了80年代，溅射技术才从实验室应用技术真正地进入工业化大量生产的应用领域。最近15年来，进一步发展了一系列新的溅射技术，几乎到了目不暇接的程度。

磁控溅射是70年代在阴极溅射的基础上发展起来的一种新型溅射镀膜法，具有成膜均匀，膜重复性好，适于大规模工业性生产等特点，因此应用较为广泛[1]。

二、ITO薄膜的特点及表征

2.1ITO的晶体结构

In2O3的结晶具有体心立方铁锰矿结构（a=0.10118nm），其晶体结构如图1所示。每个惯用元胞的32个氧离子按尖晶石结构排列成立方密堆积，组成氧离子的面心立方格子。在氧离子的面心立方格子中，有氧四面体间隙位置（称为A位）和氧八面体间隙位置（称为B位）。而64/3个（平均）铟离子无规则的分布在A间隙和B间隙位置，每个惯用元胞平均有8/3个阳离子空位。氧离子对氧离子的立方密堆积配位数为12，铟离子对铟离子的A位配位数为4，而B位配位数为8。如果把一个惯用元胞分成八个部分，取A类的占4个部分，取B类的也占4个部分，因为每个惯用元胞含8/8=1个顶点铟离子，6/2=3个面心铟离子，4个A为铟离子，剩下有64/3-8=40/3个B位铟离子，则平均每个部分占有10/3个Ｂ位，所以铟离子对铟离子的平均配位数1/24 1/2810/31/4=16/3[2]。

2.2ITO的导电机理

三氧化二锡的导电机理是因为In2O3形成过程中，没有构成完整的理想化学配比结构，结晶结构中缺少氧原子（氧空位），因此存在着剩余的自由电子，从而表现出一定的电子导电性。我们用Sn4 占据晶格中的In3 的位置，会形成一个一价正电荷中心和一个多余的价电子,这个价电子挣脱束缚而成为导电电子。因此在ITO陶瓷靶材料中掺入SnO2的结果是增加了净电子，使晶粒导电性增加。