oled用高品质ito薄膜的制备及性能研究学位论文

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1、博士学位论文OLED用高品质ITO薄膜的制备及性能研究Preparationofhigh-qualityindiumtinoxidefilmusedfororganiclight-emittingdisplay学生姓名：导师及职称：学科门类：材料科学专业名称：材料加工工程研究方向：光电材料与器件申请学位级别：博士论文答辩日期：学位授予单位：摘要摘要近年来，透明导电氧化物材料引起了广泛关注，如锡掺杂氧化铟(ITO)、铝掺杂氧化锌、锑掺杂氧化锡等。ITO是高简并n型半导体，具有优异的电导率和可见光透过率，被广泛应用于平板显示、太阳电池、照明等行业，尤其是应用于有机

2、电致发光显示器(OLEDs)。作为OLEDs的阳极，ITO薄膜需要具有优异的光电性能、平坦的表面形貌以及较高的功函数。本论文采用In2O3和SnO2质量比为9:1的陶瓷靶，利用直流脉冲磁控溅射法制备ITO薄膜。针对OLED器件对ITO薄膜阳极的要求，优化沉积参数，并对ITO薄膜进行后期处理。利用台阶仪、分光光度计、霍尔效应仪、X射线衍射仪、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜、原子力显微镜(含开尔文探针)等分析设备，系统研究ITO薄膜的光电性能、表面形貌和表面功函数。论文的研究内容主要包括：1.系统研究沉积参数(O2流量、沉积时间、基片温度、溅射功率、工作气压等)

3、对直流脉冲磁控溅射法制备的ITO薄膜光电性能的影响，并利用正交实验法评判不同沉积参数对ITO薄膜性能的影响程度。通过对ITO薄膜的结构和成分等分析，结合InOx薄膜的光电性能研究，探讨沉积参数改变ITO薄膜光电性能的机理。经过沉积参数优化，在基片温度为室温和340℃时分别获得电阻率为6.0×10-4Ω·cm和1.3×10-4Ω·cm，透过率分别为87.1%和91.8%的ITO薄膜。2.在研究沉积条件对ITO薄膜表面形貌及表面粗糙度影响的过程中，重点探讨了基片温度对ITO薄膜表面形貌的影响。室温制备的ITO薄膜易出现孔洞状的形貌，且孔洞的密度和尺寸随沉积速率的增

4、加而增大。受晶粒择优生长和阴影效应的影响，ITO薄膜表面粗糙度随基片温度的升高而增加。利用动力学标度分析研究了Si基片上ITO薄膜表面形貌的演化规律，发现随沉积时间的增加，ITO薄膜表面粗糙度先增加后减小再增加。对比单晶Si基片和白玻璃基片上沉积ITO薄膜的厚度和电学性能，发现随沉积的进行，玻璃基片先于Si基片获得连续的薄膜，这是由于玻璃基片表面存在大量缺陷，提高了成核密度，缩短了表面岛与岛融合的时间，这为缺陷成核机制提供了证据。在室温条件下，发现较高沉积速率制备的ITO薄膜具有更细的晶粒/亚晶粒形貌，在Ar气氛下快速热处理会使细小的晶粒/亚晶粒长大，并在薄膜

5、内部产生拉应力，而晶粒/亚晶粒的长大会使大的缺陷和空隙增多，进而降低电子迁移率。利用Ar离子对ITO薄膜表面进行轰击处理，发现较高能量的Ar离子束较短时间(≤2min)轰击，能促进ITO薄膜表层原子的流动，降低ITO薄膜的表面粗糙度。由于Ar离子对ITO薄膜溅射的选择性，增加Ar离子轰击处理时间，则薄膜粗糙度变大。I摘要3.利用氧离子对ITO薄膜表面进行轰击处理，随氧离子轰击处理时间的增加，ITO薄膜的表面功函数由4.50eV增加至4.96eV，当处理时间大于2min时，ITO薄膜的表面功函数不再增加，但ITO薄膜方块电阻随氧离子轰击处理时间的增加而持续增加；

6、对ITO薄膜进行溶液浸泡处理，未额外加入盐酸的InCl3溶液浸泡处理很难提高ITO薄膜表面功函数，处理60min仅提高了0.09eV，而在InCl3溶液中加入适量盐酸，可破坏ITO薄膜表面的吸附原子键合，使ITO薄膜表面出现悬键，促进表面In-Cl偶极子的形成，从而提高功函数至4.91eV。关键词：ITO；直流脉冲磁控溅射；粗糙度；功函数；离子轰击IAbstractAbstractRecently,transparentconductingoxideshaveattractedmuchattention,suchastin-dopedindiumoxide(I

7、TO),aluminumdopedzincoxideandantimonydopedtinoxide.ITOisahighlydegeneraten-typesemiconductor,whichhasexcellentelectricalconductivityandhighlytransparencetothevisiblelight.Duetotheseuniqueproperties,ITOfilmshavebeenutilizedindevicessuchasflatpaneldisplays,solarcells,lamps,andsoon,esp

8、eciallyastheanodesi