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1、第23卷第4期液晶与显示Vol23,No42008年8月ChineseJournalofLiquidCrystalsandDisplaysAug.,2008文章编号:10072780(2008)04048905柔性透明导电薄膜ZAO张化福,袁玉珍,刘云燕(山东理工大学物理与光电信息技术学院,山东淄博255049,Email:huabaozhang@126.com)摘要:随着电子器件向小型化和轻便化方向发展,柔性衬底的透明导电薄膜有望成为硬质衬底透明导电薄膜的更新换代产品,因此其研究备受关注。柔性透明
2、导电薄膜ZAO具有优异的光电性能且资源丰富、成本低、对环境无污染,成为当前的研究热点。总结了近年来对柔性衬底材料处理的方法,介绍了柔性透明导电薄膜ZAO的结构和光电特性。评述了柔性ZAO薄膜的研究现状,并对其近期研究和应用工作做了展望。关键词:ZAO薄膜;柔性衬底;透明导电薄膜+中图分类号:TN304.21;TB484文献标识码:A目前广泛应用的透明导电薄膜是在硬质衬底1引言(玻璃和陶瓷)上制备的,但这些衬底材质脆、不易透明导电薄膜是指对可见光的平均透过率高变形,限制了透明导电薄膜的应用。随着半导体-3(T>
3、80%)、电阻率低(<10cm)的薄膜,工艺水平的发展,以柔性聚合物为衬底制备各种在太阳能电池、平板显示器、薄膜晶体管(TFT)、薄膜半导体器件已成为现实。与硬质材料相比,[1,2]气敏元件、抗静电涂层以及半导体/绝缘体/在有机衬底上沉积的透明导电薄膜不仅具有硬质[3]半导体(SIS)异质结、现代战机和巡航导弹的窗衬底透明导电薄膜的光电性能,而且具有重量轻、[4]口等领域具有广阔的应用前景。可折叠、不易破碎、便于运输、设备投资少等优点。自从1907年Badeker等人将溅射的Cd进行随着电子器件向小型化和轻便化方向发展
4、,柔性热氧化制备出CdO透明导电薄膜以来,透明导电衬底的透明导电薄膜有望成为硬质衬底透明导电膜的研究受到普遍重视。目前透明导电膜主要包薄膜的更新换代产品,因此其研究备受关注。但括:金属系、氧化物(TCO)膜系、高分子膜系、复柔性衬底存在致命弱点不耐高温,这不利于制备合膜系等,其中应用最为广泛的是TCO膜系。具有优良光电性能的透明导电膜。在TCO膜系中,研究较多且实用化较强的透明本文总结了近年来对柔性衬底材料处理的方导电氧化物主要有In2O3Sn(ITO)、ZnOAl法,介绍了柔性透明导电薄膜ZAO的结构和光(ZAO)和SnO
5、2F、SnO2Sb。其中最成熟、应用电特性,分析了它的研究现状,并对其研究和应用最广泛的当属ITO薄膜。但是,由于ITO薄膜工作做了展望。中In2O3价格昂贵,从而导致生产成本很高;而2柔性透明导电薄膜ZAO用衬底且,In有毒,在制备和应用过程中会对人体有害;材料另外,Sn和In的原子量较大,成膜过程中容易渗入到衬底内部,毒化衬底材料,尤其在液晶显示器在柔性衬底上沉积ZAO薄膜的首要问题是件中污染严重。20世纪80年代兴起的ZAO薄选择衬底材料。柔性衬底材料种类繁多,不可能、膜,其光电特性与ITO薄膜相当,并且价格便宜
6、、也没有必要一一尝试,必须经过筛选。好的ZAO来源丰富、无毒、在氢等离子体中稳定性要远优于薄膜用柔性衬底材料必须符合以下4个条件:(1)ITO薄膜,有望成为ITO的替代产品。材料透明性要好(T>90%),这是作为透明衬底收稿日期:20080116;修订日期:20080617基金项目:国家自然科学基金(No.50402019);山东理工大学创新研究团队支持计划(2006)490液晶与显示第23卷材料所要满足的最为根本的要求;(2)衬底要有一定的耐温性,否则在膜的沉积过程中会损害衬3柔性透明导
7、电薄膜ZAO的结构底,导致薄膜的性能变差;(3)衬底和薄膜间的匹和光电特性配性、附着性要好,否则生成的薄膜容易剥落;(4)衬底的化学稳定性要好,且与薄膜间的相互扩散3.1ZAO薄膜的晶体结构要小,这是器件长时间正常工作的重要保障。可优质的ZnO薄膜具有C轴择优取向生长的用作柔性衬底的材料有:米拉(Mylar)、聚乙烯对众多晶粒,每个晶粒都是生长良好的六角纤锌矿[9,10]3+二苯二甲酯(Polyethykeneterephthalate,PET)、结构,如图1所示。ZAO薄膜中Al对2+聚碳酸酯(Polycarbonate
8、,PC)、聚丙稀(Acrylic)、Zn的部分替换使ZnO的晶格常数发生变化,但聚酰亚胺(Polyimide,PI)、聚丙稀二酯(Polypro经过退火处理后的ZAO薄膜均为六角纤锌矿结[11,12]pyleneadiparc,PPA)、聚四氟乙烯(Teflon)等。构,与ZnO薄膜的结
