真空科学与技术学报,最新,2011年

真 空 科 学 与 技 术 学 报第31卷 第3期

278CHINESEJOURNALOFVACUUMSCIENCEANDTECHNOLOGY2011年5、6月

能量过滤磁控溅射技术制备ITO薄膜及其特性研究

姚 宁

1,2*

常立红 韩昌报 邢宏伟 葛亚爽 崔娜娜 王英俭 张兵临

2222212

(1.中国科学院安徽光学精密机械研究所 合肥 230031;2.郑州大学物理工程学院 郑州 450052)

GrowthandCharacterizationofIndium Tin OxideFilmsby

EnergyFilteredDCMagnetronSputtering

YaoNing1,2*,ChangLihong2,HanChangbao2,XingHongwei2,GeYashuang2,CuiNana2,WangYingjian1,ZhangBinglin2

(1.AnhuiInstituteofOpticsandFindMechanics,ChineseAcademyofSciences,Hefei230031,China;

2.DepartmentofPhysics,ZhengzhouUniversity,Zhengzhou450052,China)

Abstract Theindium tin oxide(ITO)filmsweregrownbyDCmagnetronsputteringandbyenergyfilteredDC

magnetronsputteringonglasssubstrates,respectively.TheimpactsofthegrowthconditionsonthequalityoftheITOfilms

werestudied.ItsmicrostructuresandpropertieswerecharacterizedwithX raydiffraction,scanningelectronmicroscopy,atomicforcemicroscopy,ultravioletvisiblelightspectroscopy,ellipsometry,andconventionalprobes.TheresultsshowthattheenergyfilteredDCsputteringconsiderablyimprovesthefilmquality.Forinstance,theenergyfilteredDCmagnetronsputteringoutperformstheDCmagnetronsputteringingrowingsmoothITOfilmswithlowsheetresistanceandgoodopticalproperties.

Keywords ITOfilm,Photoelectricproperties,Surfaceroughness,DCmagnetronsputtering,EnergyfilteredDC

magnetronsputtering

摘要 采用磁控溅射(DMS)和能量过滤磁控溅射(EFDMS)技术在玻璃衬底上制备ITO透明导电薄膜。利用扫描电子显

微镜、原子力显微镜、X射线衍射、紫外 可见分光光度计、四探针电阻仪、椭偏光谱仪等对薄膜的性能进行表征和分析,初步探讨了EFDMS技术的成膜机理。研究发现与DMS技术相比,EFDMS技术可有效降低薄膜的表面粗糙度,并且薄膜光电性能有一定改善。

关键词 ITO薄膜 光电性能 表面粗糙度 磁控溅射 能量过滤磁控溅射

中图分类号:O484 文献标识码:A doi:10.3969/j.issn.1672-7126.2011.03.06

纳米铟锡金属氧化物(ITO)是一种重掺杂、宽带隙n型半导体材料,因其良好的光电性能,以及高硬度、耐磨性、耐化学腐蚀等一系列优异特性而被广泛应用于平板显示器、薄膜电池、敏感器件、高层建筑玻璃等。国内外对ITO薄膜进行了深入研究,并已取得长足进展,但面对更新的应用领域和更高的使用要求,其性能和制备工艺仍有待进一步改进。例如,ITO薄膜用于有机电致发光器件(OLED)时,除其光电性能尚需进一步改善外,薄膜表面粗糙度也

还不能满足要求,这不利于OLED技术的进一步发展和产业化。

ITO薄膜的制备方法有真空蒸发、溶胶 凝胶(Sol Gel)、化学气相沉积(CVD)、脉冲激光沉积(PLD)及磁控溅射(DMS)等[1-6],其中,DMS技术因其良好的可控性和易于获得大面积均匀薄膜,被广泛应用于实验室和工业生产。但DMS技术有其难以克服的缺点,如溅射过程中高能粒子的轰击会在膜层内部造成溅射损伤,导致缺陷浓度增加,降低薄

收稿日期:2010 06 02

基金项目:国家自然科学基金资助项目(No.61076041)*E mail:zzu.cn