不同基底上透明导电薄膜的光学性质分析

摘要

作为光电科技领域重要的光学薄膜材料之一，透明导电薄膜因其对可见光的高透过率（Tavg>80％）和低电阻率（ρ<10-3Ω·cm）的特点，被广泛应用于液晶显示、触摸屏以及太阳能电池等领域。透明导电薄膜的光学性质很大程度上取决于基底材料，所以研究基底材料对透明导电薄膜的光学性质的影响具有重要意义。金化学性质稳定，导电性能良好，单一的金原子形成的薄膜表现为光学各向同性，能很好地反映基底材料对透明导电薄膜的光学性质的影响。因此，本文选取透明导电金膜作为研究对象，在三种不同的基底材料上沉积透明导电金膜，研究基底对透明导电金膜的光学性质的影响。本文的研究结果，对于制备透明导电薄膜，特别是对光学性质有特殊要求的透明导电薄膜时具有一定的借鉴意义。主要内容如下：
　　首先，利用直流溅射法，在Si、玻璃和PI基底上沉积透明导电金膜。利用椭圆偏振仪、四探针和扫描电子显微镜（SEM）分别测量不同溅射条件下的透明导电金膜的厚度、方块电阻、表面形貌的变化规律。结果表明：透明导电金膜的厚度随着溅射时间和溅射电流的增加而增加；方块电阻随着厚度增加而相应地减小；表面形貌随着厚度增加而变得更加连续。通过分析透明导电金膜厚度随电流和时间的变化规律，尝试探究透明导电金膜的直流溅射成膜机理。
　　其次，通过控制椭圆偏振仪的入射角度以及入射方向（以入射光线绕薄膜法线旋转角度标定），在可见光范围内测量不同基底和基底上透明导电金膜的光学性质变化，探究基底材料的光学性质对透明导电金膜的光学性质的影响。具体结果如下：
　　(1)对于Si基底，因为选用的单晶硅为各向同性材料，且硅片经过抛光工艺处理。单一金原子形成的薄膜同样表现为各向同性，在 Si表面沉积透明导电金膜，在不同的入射角度和入射方向上，表征的光学参数没有太大变化，同时可以在一定程度确定透明导电金膜的光学性质。
　　(2)对于玻璃基底，因为玻璃本身为各向同性材料，但是玻璃表面没经过抛光工艺处理，表面粗糙度较大。在不同的入射角度下，玻璃表面沉积透明导电金膜前后的光学参数变化明显，而在不同入射方向上，沉积透明导电金薄膜后也较沉积前有相应地变化。这结果一来可以进一步确定透明导电金膜的光学性质，二来可以探究玻璃基底对透明导电金膜的光学性质的影响。
　　(3)对于PI基底，因为PI膜是有机高分子材料，是典型的各向异性材料，而且 PI膜表面同样粗糙度较大。在不同入射角度和入射方向上的光学参数均发生明显的变化。结果表明在 PI膜上沉积透明导电金膜能够探究各向异性基底对透明导电金膜的光学性质的影响。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 透明导电薄膜的特性

1.3透明导电薄膜的制备工艺

1.4 本课题选题及研究工作

第二章 透明导电金膜的制备过程及表征手段

2.1 透明导电金膜的制备过程

2.2 透明导电金膜的表征手段

2.3本章小结

第三章 透明导电金膜厚度与光、电性能的关系

3.1 透明导电金膜厚度及表面形貌

3.2 透明导电金膜的成膜机理

3.3 本章小结

第四章 不同基底上透明导电金膜的光学性质分析

4.1 硅基底上透明导电金膜的光学性质

4.2 玻璃基底上透明导电金膜的光学性质

4.3 PI基底上透明导电金膜的光学性质

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 课题研究总结

5.2 课题研究展望

参考文献

硕士期间研究成果

致谢