AZO透明導(dǎo)電
薄膜技術(shù)近況發(fā)展與應(yīng)用
MEKsL7 VCf/EkC 近年來隨著
液晶顯示器與太陽能電池的發(fā)展,使得透明導(dǎo)電薄膜成為關(guān)鍵性
材料之一。因此,如何降低透明導(dǎo)電薄膜材料成本與提高薄膜材料的性能為目前的首要目標(biāo)。所以在美國、歐洲與亞洲的研究學(xué)者都急欲發(fā)展出新一世代的透明導(dǎo)電薄膜材料。目前有幾種因素在加速驅(qū)動這新世代透明導(dǎo)電薄膜的誕生。首先是由於目前所常用的ITO透明導(dǎo)電薄膜材料其主要是應(yīng)用在液晶顯示器與太陽能電池上,但近年來液晶顯示器與太陽能電池的需求大增。此外,觸控面板的成長性亦相當(dāng)可觀。富士總研估計觸控面板2006年全球產(chǎn)值25.4億美金,2007年已達(dá)27億美金。此一新興電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展亦助長了ITO薄膜的使用,因而造成銦的價格在過去的三年中大幅成長,目前銦的價錢已經(jīng)超過600USD/kg。因此開發(fā)具透光、導(dǎo)電特性之「非銦」材料,或許是解決銦供給不足的方法之一。這些因素促使發(fā)展新型之透明導(dǎo)電薄膜技術(shù)與材料,成為近年來眾多研究學(xué)者所欲突破的目標(biāo)。
1xBgb/+ eICavp AZO(氧化鋁鋅)透明導(dǎo)電薄膜特性
#X 1 GL 1/\JJ\ 氧化鋅(Zinc Oxide, ZnO)屬於N型Ⅱ-Ⅵ族半導(dǎo)體材料,其結(jié)構(gòu)為Wurzite hexagonal structure,屬於六方最密堆積。氧化鋅具有高熔點(diǎn)(1975℃)和極佳熱穩(wěn)定性,能溶於酸鹼,但不溶於水及酒精。氧化鋅光學(xué)能隙約為3.3 eV,大於可見光的能量,因此於可見光範(fàn)圍內(nèi)具有高穿透率。氧化鋅電阻值高,具有壓電效應(yīng),傳統(tǒng)應(yīng)用於壓電材料上,另外亦可應(yīng)用於表面聲波元件或是UV光發(fā)射器材料等。氧化鋅其電子傳導(dǎo)是由化學(xué)劑量比的偏差所產(chǎn)生的,由氧空缺(oxygen vacancies)及間隙型鋅原子(interstitial znic)之淺層受體能階(shallow donor levels)提供,氧化鋅的電阻較高,因此一般於透明導(dǎo)電薄膜的應(yīng)用上,則會將其摻雜Ш族元素(鋁、鎵、銦等),使其導(dǎo)電特性提高,同時也增加其高溫穩(wěn)定性。因此提供適當(dāng)量摻雜量的鋁,能夠使氧化鋅的導(dǎo)電性變佳。
}aSTo"~m# }o,-@R~ 由於AZO透明導(dǎo)電薄膜其價格較為低廉,且不具毒性。因此在發(fā)展上具相當(dāng)之優(yōu)異性。因此,沉積AZO薄膜技術(shù)的發(fā)展也相當(dāng)多元化,目前沉積此薄膜主要有下列幾種技術(shù):
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;Z7 脈衝雷射蒸鍍(Pulsed Laser Deposition;PLD)
j{&*]QTN ;+;%s D 一般在鍍製ITO透明導(dǎo)電薄膜時,其最佳之靶材比例為5-10 % 的SnO2摻雜至 In2O3。但在AZO薄膜材料中其最佳之鋁之摻雜比例<5%,因此就AZO薄膜而言,所摻雜金屬元素的含量控制是相當(dāng)重要的。PLD之實(shí)驗(yàn)技術(shù)可確保薄膜成分與靶材成分比例的一致性。因此,將靶材比例控制在2-5%(Al:ZnO)來成長AZO薄膜,其薄膜的製程溫度為400℃,真空腔體的氧分壓為~10-3 Torr。
lf2Q !a9`]c 不同鋁含量下,AZO薄膜之電阻率與載子濃度之關(guān)析圖
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