液位沉降法制备ITO薄膜及其光电性能研究.pdf

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1、北京石油化工学院学报第21卷第4期Vo1．21NO．4JournalofBeijingInstituteof2013年12月Dec．2O13Petro—chemica1Technology液位沉降法制备ITO薄膜及其光电性能研究周洋，武光明，殷天兰，丁尧(1．北京化工大学，北京100029；2．北京石油化工学院，北京102617)摘要：采用自制的液位沉降制备薄膜装置在普通玻璃衬底上沉积了ITO薄膜，并对实验条件进行正交设计以考察制备ITO薄膜的最优条件。结果表明，采用液位沉降法成功地制备出ITO薄膜。该装置结构简单、操作方

2、便。影响ITO薄膜光电性能的主要因素是镀膜层数，在进行的实验中，制备ITO薄膜的优化条件为：注射回抽速度为2．5cm／min，膜层数为2O层，装置倾斜角度为3O。，在300℃下预处理5min，500℃下退火处理2h，得到的薄膜的透光率为88．3，方块电阻为970n／口。关键词：液位沉降；IT0薄膜；光电性能中图分类号：TB43文献标志码：A掺锡氧化铟(Tin—dopedindiumoxide，简能进行分析，考察了注射回抽速度、镀膜层数以称ITo)是一种n型半导体材料，其导电率、对及装置倾斜角度等因素对ITO薄膜性能的可见光

3、透过率和红外反射率都较高，并且具有影响。优良的机械强度和化学稳定性[1]。ITO薄膜1实验在许多领域都有广泛应用，如电子器件、信息以及光学领域。在电极材料、红外反射膜以及传1．1实验装置感器等器件制造领域都能用到ITO薄膜的这液位沉降法制备ITO薄膜的实验装置如些特性_2]。另外，ITO薄膜可以用于硅基太阳图1所示。装置主要由两部分组成：一部分是能电池的制造和研究_3]，由于其对于微波的强注射回抽系统，由注射回抽泵和注射器组成；另衰减性能，可以在电磁屏蔽玻璃的制造方面发一部分是液位沉降系统，主要由沉降装置和温挥很大的作用[

4、4-5]。控系统构成。图1所示的倾斜角可以调节，同ITO薄膜的制备方法可分为化学法和物时注射和回抽速度以及加热温度均可调节。理法，较常用的有喷涂法]、真空蒸发法_7]、磁控溅射法[8]、溶胶凝胶法口、脉冲激光沉积法⋯等。上述方法镀膜时的实验条件往往要求很高，例如真空氛围、靶材制作等，导致镀膜成本较高，因此，目前人们仍在继续寻找ITO薄膜新的制备方法。笔者采用自制的液位沉降装置在玻璃衬底上制备ITO薄膜，以紫外一可见光分光光度计(UV—Vis)、四探针阻抗分析仪、x射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)等手段对所制得的I

5、TO薄膜的晶体结构、微观形貌以及光电性图1液位沉降法制备ITO薄膜装置收稿日期：2013-04—161．2ITO前驱液的配置作者简介：周洋(1988一)，女，硕士研究生，研究方向为ITO纳米材料，E—mail：z529y@163．com。按一定比例称取适量前驱物InCl。·4HzO2北京石油化工学院实学验报序号一23456782091一3I年Ⅱ第Ⅲ21卷s一ⅡⅢ和SnC1·5H。O分别溶于无水乙醇中，在常温1．5样品测试分析下混合并置于磁力搅拌器上搅拌7～8h，随后采用X一射线衍射(XRD)(SHIMAZU公司加入与铟锡盐

6、摩尔比为25：1的去离子水，进生产的XRD一7000，Cu靶，K。线，管电压为行搅拌形成均匀的溶液，于室温将溶液静置40kV，管电流为100mA)测试样品的晶体结48h，即得到透明浅茶色的ITO前驱液。构；采用RTS一4四探针测试仪(广州四探针发1．3正交实验表设计展有限公司生产)测定方块电阻；采用紫外一可液位沉降法制备ITO薄膜的影响因素很见光分光光度计(UV—Vis)(天津市港东科技发多，笔者选择3个因素进行分析：注射回抽速度展有限公司生产，UV一3501S型)测定薄膜的光(2．5、5．0、7．5cm／min)、镀膜层

7、数(10、15、20学性能；原子力显微镜(本原纳米仪器CSPM／层)、倾斜角度(30、60、90。)，预处理时间为5BY系列CSPM5500)观察薄膜的表面结构。rain，预处理温度为300℃，退火温度为500℃。2结果与讨论正交实验表及所制备薄膜的光电性能见表1。2．1ITO溶液蒸发后剩余物质的DSCSDT表1ITO薄膜光电性能正交试验表测试因素对于配置好的ITO溶液进行蒸发，使溶剂／(cm·rain)数／层度／(。)～⋯挥发得到黏稠的液体物质，对这种物质进行DSc—TGA测试，ITO溶液蒸发后剩余物质的DSC—TGA测

8、试曲线如图2所示。从图2可以看出，在150～350。C的位置有分解的过程，损失了一部分的质量，得到初步的湿膜。根据前期实验结果，将干燥温度设计在300。C；在420500C，有第2次分解过程，此时应该是薄膜形成的过程，为了研究这一过程的结构，将127029l24l105210364退火温度设计在400～