高价态差掺杂氧化物透明导电薄膜的研究

摘要

在实用的透明导电氧化物 (TCO)薄膜中 ,载流子迁移率主要是受电子与掺杂离子之间散射的限制。如果掺杂离子与氧化物中被替代离子的化合价相差较大 ,每个掺杂离子可以提供较多的自由载流子 ,则使用较少的掺杂量就可以获得足够多的自由载流子 ,而且可以获得较高的载流子迁移率和减少薄膜对可见光的吸收 ,是提高 TCO薄膜性能的一条捷径。采用反应蒸发法制备的掺钼氧化铟(In2 O3:Mo,简称 IMO)薄膜中 ,Mo6 +与 In3+的化合价态相差 3,远大于广泛研究和应用的 TCO薄膜材料 In2 O3:Sn、Sn O2 :F和 Zn O:Al中的价态差。IMO薄膜的电阻率可以低至 1.7× 10 - 4 Ω· cm,对 4μm以上波长红外线的反射率和可见光区域的平均透射率 (含 1.2 mm厚玻璃基底 )都高于 80 % ;载流子迁移率高达 80～ 130cm2 V- 1 s- 1 ,远超过其它掺杂 TCO薄膜 ;但是自由载流子浓度只有 2 .5× 10 2 0～ 3.5× 10 2 0 cm- 3。