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液晶显示核心材料:导电薄膜ITO的应用及缺陷

2013-08-12 14:11
络遇
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  ITO:

  ITO 是Indium Tin Oxides的缩写,即掺锡氧化铟。是透明导电氧化物TCOs的一种,由于最好的导电性和透明性的组合性能,成为最主要的透明导电材料,主要应用于液晶显示器,触摸屏,太阳能薄膜电池,照明用有机EL元件等领域。

  氧化铟,只吸收紫外光,不吸收可见光,因此达到“透明”的表现。掺锡,虽然会损失透光度,但可以提高导电能力。因此,透光度和导电性是两个相互牵制的指标。

  ITO原料,ITO粉,称为ITO靶材。将ITO靶材沉积到PET基板上,就形成ITO导电薄膜;将ITO靶材沉积到玻璃基板上,就形成ITO导电玻璃。

  现在发展最成熟,使用最多的ITO沉积工艺是磁控溅射法,即用高能粒子轰击靶材,使靶材中的原子溅射出来,沉积在基底表面形成薄膜的方法。比其他真空蒸发、热解喷涂、化学气相沉积、溶胶-凝胶等方法效果都要好。

  ITO薄膜的导电性能,不仅与ITO薄膜材料的组成(包括锡含量和氧含量)有关,同时与制备ITO薄膜时的工艺条件(包括沉积时的基片温度、溅射电压等)有关。

  影响ITO薄膜导电性能的几个因素包括:ITO薄膜的面电阻(γ)、膜厚(d)和电阻率(ρ),这三者之间的相互关系是:γ=ρ/d,即为了获得不同面电阻的ITO薄膜,实际上就是要获得不同的膜厚和电阻率。 从上述公式可以看到,ITO薄膜的导电性要好(即面电阻值要低),在电阻率一定的情况下,膜厚要增加,这样会导致ITO薄膜的透光性能下降,反之亦然。所以,ITO薄膜电阻率的大小是ITO薄膜制备工艺的关键,要获得好的透光度和导电性,就需要尽量小的电阻率(ρ)。

  影响电阻率(ρ)大小的因素主要包括载流子浓度、载流子迁移率等,载流子浓度或载流子迁移率越大,薄膜的电阻率就越小。在控制条件上,载流子浓度可以通过调节ITO沉积材料的锡含量和氧含量来实现,而载流子迁移率则与ITO薄膜的结晶状态、晶体结构等相关,可以通过调节薄膜沉积时的沉积温度、溅射电压和成膜条件等来实现。

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