高价态差掺钼氧化物透明导电薄膜的研究

摘要

首次引入复合效应对不同价态差的TCO薄膜的载流子浓度及其迁移率进行了分析.随着掺杂离子与晶格间隙氧离子发生复合的几率的增大,价态差分别为3和4的TCO薄膜中的带电离子散射迁移率也随之增大,分别趋于价态差为1和2的TCO薄膜的带电离子散射迁移经.而对于价态差为3的TCO薄膜,由于电中性复合粒子数量较少,对载流子的散射最弱.因此,在复合几率较大的情况下,IMO薄膜有可能获得比ITO薄膜更高的载流子迁移率.采用反应蒸发法和采用反应直流磁控溅射法制备的SnO<,2>:Mo(TMO)薄膜的面电阻都很大,甚至会超过未掺的SnO<,2>的面电阻.可能原因之一就是复合效应使掺入的Mo<'6+>失去贡献自由载流子的作用,并且增大了对载流子的散射.

目录

文摘

英文文摘

图表目录

1引言

1.1 论文课题研究的意义

1.2 论文的内容简介

2透明导电氧化物(TCO)薄膜的发展现状

2.1 TCO薄膜的主要应用

2.1.1透明电极和电阻器

2.1.2透明热反射膜

2.1.3电磁屏蔽窗

2.2 TCO薄膜发展现状

2.2.1 In2O3：Sn薄膜

2.2.2 SnO2：F薄膜

2.2.3 ZnO：A1薄膜

2.3 小结

3掺杂TCO薄膜的特性分析

3.1 电学性能

3.1.1载流子浓度

3.1.2载流子迁移率

3.1.3电导率

3.2 光学性能

3.2.1电磁波在TCO薄膜中的传播

3.2.2等离子振荡频率

3.2.3消光系数

3.2.4透射率、反射率和吸收率

3.2.5光学禁带宽度

3.3小结

4 In2O3：Mo(IMO)薄膜的制备与特性

4.1 制备原理和方法

4.2 主要性能测试方法和仪器

4.2.1透射率和反射率

4.2.2薄膜厚度

4.2.3面电阻和电阻率

4.2.4自由载流子浓度和载流子迁移率

4.2.5薄膜的组分、形貌和结构

4.3 IMO薄膜的性能

4.3.1 IMO薄膜的成分与结构

4.3.2 IMO薄膜的光学性能

4.3.3 IMO薄膜的载流子迁移率

4.4 制备工艺对IMO薄膜性能的影响

4.4.1氧分压对IMO薄膜性能的影响

4.4.2掺杂量对IMO薄膜性能的影响

4.4.3基底温度对IMO薄膜性能的影响

4.5 臭氧在低温制备IMO薄膜中的作用

4.5.1臭氧的氧化活性

4.5.2臭氧的产生

4.5.3臭氧对IMO薄膜的结构和性能的影响

4.6 扩散阻挡层对IMO薄膜性能的影响

4.7 退火处理对IMO薄膜性能的影响

4.7.1真空退火温度对高温制备的IMO薄膜的影响

4.7.2退火气氛对高温制备的IMO薄膜的影响

4.7.3退火气氛对低温制备的IMO薄膜的影响

4.8小结

5复合效应对IMO薄膜性能的影响

5.1 复合效应对TCO薄膜载流子浓度的影响

5.1.1价态差为1的掺杂TCO

5.1.2价态差为2的掺杂TCO

5.1.3价态差为3的掺杂TCO

5.1.4价态差为4的掺杂TCO

5.1.5 不同价态差TCO薄膜的载流子浓度比较

5.1.6不同价态差TCO薄膜的电中性复合粒子浓度比较

5.2 复合效应对TCO薄膜载流子迁移率的影响

5.2.1价态差为1的掺杂TCO

5.2.2价态差为2的掺杂TCO

5.2.3价态差为3的掺杂TCO

5.2.4价态差为4的掺杂TCO

5.2.5可能存在的问题

5.3 复合效应对IMO薄膜性能和制备工艺的影响

5.3.1 IMO薄膜的高载流子迁移率

5.3.2 对掺杂浓度的限制

5.3.3对反应气体压强的限制

5.3.4对不同反应气体中制备的IMO薄膜电阻率的影响

5.3.5对IMO薄膜退火效应的影响

5.4小结

6 SnO2：Mo(TMO)薄膜的制备与特性

6.1 TMO薄膜的制备

6.1.1 TMO薄膜的制备原理

6.1.2反应蒸发法制备TMO薄膜

6.1.3反应磁控溅射法制备TMO薄膜

6.2 反应蒸发法制备的TMO薄膜的性能

6.3 反应磁控溅射法制备的TMO薄膜的性能

6.4 TMO薄膜的成分与结构分析

6.5 退火处理对TMO薄膜性能的影响

6.6小结

7总结

8参考文献

9附录：TCO薄膜主要参数符号

10后记