氧化锡锑(ato)透明导电薄膜脉冲激光沉积及其性能的研究

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1、独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：兰坐：型Z学位论文使用授权书本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他

2、复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务。研究生：声翊F，(保密的论文在解密后应遵守此规定)斯以呜．也哺驯2．『7武汉理工大学硕士学位论文摘要氧化锡锑(ArO)薄膜具有资源丰富、价格低廉、无毒无污染等优点，是已获广泛应用的高成本、有毒性氧化铟锡(ITO)透明导电薄膜的可替代材料之一。ATO薄膜中Sb元素价态及分布、结晶性、结构均匀性、载流子输运等诸多复杂因素会对其光学性能和导电性能产生不利影响，从而难以获得高性能的ATO薄膜，是ATO薄膜制备的主要难点。通过综述国内外已报道的ATO薄膜制备研究，本文提

3、出采用脉冲激光沉积(PLD)技术，通过优化工艺参数和后续热处理，研究工艺参数对ATO薄膜物相、组成和结构的影响，建立Sb掺杂含量、价态分布与ATO薄膜性能的关系，制备出具有高可见光透过率、高导电的ATO薄膜。首先，研究了PLD的沉积温度、退火温度以及氧气分压对ATO薄膜结构、组分及其光学、电学性能的影响规律。结果表明：低温沉积、高温退火制备的ATO薄膜具有较高的可见光透过率(92．0％)，电阻率为2．7X10弓Q·cm。较差的结晶性使载流子迁移率较低，因此ATO薄膜的电学性能主要通过载流子浓度调节。退火温度的升高以及氧气分压的增加会促进Sb3+向Sb5+的转化，载流子浓度增加，电阻率降低

4、。但是当氧气分压超过SPa时，氧空位数目减少以及Sb3+与Sb”竞争加剧，载流子浓度降低，对应电阻率上升至1．40X10。2Q·cm。ATO薄膜的载流子浓度可通过Sb5+／Sb”比例调节。其次，研究了Sb掺杂含量对ATO薄膜结构、组分及其性能的影响。结果表明：当Sb掺杂含量小于12at．％时，ATO薄膜的可见光透过率无明显变化，增加Sb掺杂含量会促进Sb3+向Sb5+的转化，Sb5+／Sb3+比例升高，载流子浓度迅速上升，电阻率迅速下降；当Sb掺杂含量大于12at．％时，随着Sb掺杂含量的增加ATO薄膜的可见光透过率明显下降，同时Sb3+开始占据主导地位，Sb5+／Sb”比例降低，对应载

5、流子浓度降低，电阻率上升。当掺杂含量为12at．％，ATO薄膜呈现出最优的综合性能。如前研究结果可知，单纯通过调节载流子浓度提高ATO薄膜的性能具有一定的局限性，因此，如何提高载流子迁移率是进一步提高其光学、电学性能的有效途径。高温直接沉积的ATO薄膜具有良好的结晶性，晶粒发育完整，载流子迁移率明显增强，有利于进一步提高ATO薄膜电学性能。但是薄膜生长取向对载流子迁移率也会产生影响，其中(101)取向生长的晶体结构不利于载流子的迁移。结果表明，当沉积温度为550℃、氧气压强为8Pa、激光能量密度为武汉理工大学硕士学位论文5．4J／cm2、薄膜厚度为380nm时，制备的ATO薄膜平均可见光

6、透过率为82．0％，最低电阻率为6．60X104Q．cm，载流子迁移率为6．15cm2V。1s～。关键词：脉冲激光沉积，ATO薄膜，载流子浓度，载流子迁移率II武汉理工大学硕士学位论文AbstractDuetotheprominentadvantagesasabundantresources，lowcost,non-toxicity,radioresistanceandthermalstability,ATO(Sn02：Sb)thinfilmshavebeenoneofthepotentialsubstitutesforITO(In203：Sn)thinfilmswhichhavehi曲

7、costandtoxicity．ThecomplexfactorsofATOthinfilmsinvolingthevalencestatedistributionofSbelement，crystallinity,homogeneity,carriertrasportationwillhavenegativeeffectsontheopticalandelectricalproperties．Theeffectofprocssin