氧化铟锡透明导电薄膜：沉积温度与退火处理的协同效应研究

本文系统比较了氧化铟锡（ITO）薄膜在基板加热沉积与真空退火处理下的性能差异。研究采用磁控溅射（RF power）技术，通过调控氧含量（In2O3/SnO2 = 90/10 wt%）制备薄膜，发现500°C沉积温度可使载流子浓度提升至6.25×1020 cm?3，可见光区（400-700 nm）透光率显著优于退火处理，为光电设备（LCDs、薄膜光伏）提供了工艺优化新思路。

　　

Highlight

实验方法

采用AJA ATC 2200磁控溅射系统，使用含90 wt% In₂O₃和10 wt% SnO₂的陶瓷靶材，在2.47 W·cm^?2射频功率（RF power）下沉积ITO薄膜。通过质量流量控制器精确调控氩气工作气体中的氧含量，以优化薄膜光电性能。

沉积条件优化

研究发现溅射气氛中的氧含量是决定ITO薄膜性能的关键因素：纯氩气氛会导致透光性骤降，而氧含量不足可能引发薄膜分层。适度氧掺杂可显著提升载流子迁移率，但过量氧会形成散射中心降低导电性。

分析

基板加热与退火处理均能诱导ITO结晶化，但二者产生截然不同的微观结构。高温（500°C）沉积薄膜在400-700 nm可见光区的透光率全面碾压退火样品，其载流子浓度高达6.25×10²⁰ cm^?3，电阻率降低两个数量级。

结论

基板加热沉积工艺在光电性能调控方面具有压倒性优势：500°C沉积的ITO薄膜不仅实现可见光区92%的平均透光率，其立方晶系（222）择优取向结构更使载流子迁移率突破40 cm²·V^?1·s^?1，为柔性显示器和钙钛矿太阳能电池电极提供了理想解决方案。