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上海矽諾國際貿(mào)易有限公司 2020-06-30 點擊3954次
1 引言
在氧化物導電膜中，以摻Sn 的In2O3（ITO） 膜的透過率最高和導電性能最好，而且容易在酸液中蝕刻出微細的圖形。其透過率已達90%，ITO 中其透過率和阻值分別由In2O 與Sn2O3 之比例來控制，ITO 透明導電薄膜是一種寬能隙半導體材料，能隙值約3.5-4.3ev，在可見光范圍內(nèi)具有良好的穿透性和良好的導電性能，折射率可達1.8-2.1，ITO 屬于n 型半導體，可能的導電原理為：一種解釋為摻雜機制，另一種解釋為氧空位機制。由于ITO 薄膜具有這些優(yōu)良的性能，從而被廣泛應用于電腦顯示器LCD 上的導電薄膜，觸摸型顯示器在氧化等。
2 實驗
樣品制備：配置清洗溶液，將濃H2SO4 和H2O2 按照3:1比例混合，溫度控制在120℃左右，將BK7 玻璃片和生長完外延層的外延片放入溶液中浸泡1min，然后用去離子水沖洗5min，然后用甩干機甩干處理。 將清洗甩干的BK7 玻璃片和外延片分成兩組：編號BK7-X、WY-Y；X、Y 是樣品編號，分別取值1-6，1-3；放入電子束蒸發(fā)設備中蒸鍍1100? 厚度的ITO 樣品，玻璃片用來測試不同退火溫度對應的可見光下的穿透率和方塊電阻，外延片用來測試不同退火溫度下對應的電壓值。
3 實驗與討論
3.1 不同退火溫度對ITO 薄膜性質(zhì)的影響
3.1.1 不同退火溫度對ITO 薄膜光學性質(zhì)的影響
表1 是BK7 玻璃襯底上蒸鍍ITO 厚度1100?， 分別在300℃、500℃、550℃條件下退火的記錄表，蒸鍍條件為：腔體真空度5.6×106Pa，蒸鍍溫度為310℃，鍍膜速率為1?/s，氧氣流量為10sccm。
根據(jù)下圖圖1 可知，ITO 厚度1100?, 分別在300 ℃、500℃、550℃條件下退火30min，在可見光范圍內(nèi)穿透率有明顯差異，當退火溫度為300℃時，其穿透率明顯較低，在460nm 處不到90%，當溫度上升到500℃時，穿透率明顯上升，最高可98%，550℃相對500℃而言，穿透率基本無明顯上升。原因分析，當退火溫度較低時，ITO 薄膜內(nèi)部原子沒有獲得足夠的能量進行擴散，結晶質(zhì)量不好，無法修復內(nèi)部缺陷，對光子吸收嚴重，當溫度達到500℃以上，能提供足夠的能量讓ITO 原子重新排列，重結晶，大量缺陷被修復，薄膜穿透率上升。
3.1.2 不同退火溫度對ITO 薄膜電學性質(zhì)的影響
表2 是在玻璃襯底上蒸鍍ITO 厚度1100?， 分別在300℃、500℃、550℃條件下退火的記錄表，蒸鍍條件為：腔體真空度5.6×106Pa，蒸鍍溫度為310℃，鍍膜速率為1?/s，氧氣流量為10sccm。
從圖2 可以看出，隨著溫度的上升，ITO 薄膜的片電阻值呈現(xiàn)下降趨勢，推斷片電阻隨溫度上升下降原因如下：隨著溫度的增加，原子獲得足夠的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?，晶格重新排列，薄膜缺陷不斷被修復，隨著溫度不斷升高，所獲得的動能不斷增大，原子排列更加整齊，修復的缺陷更多，因此薄膜導電性變好，片電阻降低；同時隨著N2的流動，將腔體內(nèi)的O2 不斷帶走，形成氧空位，增加ITO 薄膜內(nèi)部自由電子的濃度，從而增加薄膜導電性。
3.1.3 不同退火溫度對LED 藍光性質(zhì)的影響
表三是在玻璃襯底上蒸鍍ITO 厚度1100?， 分別在300℃、500℃、550℃條件下退火的記錄表，蒸鍍條件為：腔體真空度5.6×106Pa，蒸鍍溫度為310℃，鍍膜速率為1?/s，氧氣流量為10sccm。蒸鍍完ITO 后，按照芯片加工工藝，鍍膜、光刻、去膠、清洗、等步驟完成LED 芯片的制作，制作成單顆尺寸18mi*35mil 的芯片，然后測試LED 芯片在150MA 下的正向工作電壓VF 和發(fā)光亮度LOP。
從圖3 來看，除ITO 退火溫度不同外，三個樣品的芯片加工工藝相同，在150mA 電流驅(qū)動下，樣品1 電壓最高，樣品三最低，說明1 號樣品ITO 的導電能力最差，3 號樣品導電能力最好，這正與上面討論ITO 片電阻隨退火溫度升高而降低的結論相吻合。
4 結論
當退火溫度較低時，ITO 薄膜內(nèi)部原子沒有獲得足夠的能量進行擴散，結晶質(zhì)量不好，無法修復內(nèi)部缺陷，對光子吸收嚴重，當溫度達到500℃以上，能提供足夠的能量讓ITO 原子重新排列，重結晶，大量缺陷被修復，薄膜穿透率上升可達
98%。
隨著溫度的增加，晶格重新排列，薄膜缺陷不斷被修復，因此薄膜導電性變好，片電阻降低；同時隨著N2 的流動，將腔體內(nèi)的O2 不斷帶走，形成氧空位，增加ITO 薄膜內(nèi)部自由電子的濃度，從而增加薄膜導電性。