IZO透明导电氧化物薄膜的研究.ppt

IZOIZO透明导电氧化物材料透明导电氧化物材料的研究的研究 243 13 3报报 告告 内内 容容研研 究究 意意 义义实实 验验 方方 法法实实 验验 成成 果果课课 题题 总总 结结 目前，透明导电二元氧化物目前，透明导电二元氧化物 IZO薄膜薄膜作为作为ITO的替代物，正得到越来越广泛的替代物，正得到越来越广泛的关注。的关注。透明导电透明导电IZO薄膜薄膜透明导电透明导电IZO薄膜薄膜v组分可调：组分可调：多重物理化学特性。多重物理化学特性。v低温制备：低温制备：塑性好，高迁移率。塑性好，高迁移率。v功函数高：功函数高：可用于可用于OLED。与与ITO相比：相比：v功函数高，用于OLEDIZO能够减小阳极空穴势垒，提高空穴注入效率能够减小阳极空穴势垒，提高空穴注入效率5.0 eV4.7 eV透明导电透明导电IZO薄膜薄膜Han-Ki Kim，Surface&Coatings Technology 203(2008)652656透明导电透明导电IZO薄膜薄膜IZOIZO为阳极的为阳极的为阳极的为阳极的OLEDOLED开启电压低，发光亮度高开启电压低，发光亮度高开启电压低，发光亮度高开启电压低，发光亮度高243 13 3报报 告告 内内 容容研研 究究 意意 义义实实 验验 方方 法法实实 验验 成成 果果课课 题题 总总 结结国际上关于国际上关于IZO薄膜的研究薄膜的研究l磁控溅射磁控溅射l脉冲激光沉积（脉冲激光沉积（PLD）l化学气相沉积化学气相沉积（CVD）l溶胶溶胶凝胶沉积凝胶沉积l喷雾热分解喷雾热分解高 能 电 子 束瞬 间 烧 蚀粒子能量大化学计量比一致脉冲等离子体镀膜设备原理图脉冲等离子体镀膜设备原理图 全新的制备方法：脉冲等离子体沉积法（全新的制备方法：脉冲等离子体沉积法（PPD）创新点创新点PPD的特点的特点制备方法制备方法PPD PLD CVD Sputtering 成分与靶材一致性成分与靶材一致性 好好好好差差化学度纯化学度纯好好差差好好沉积速率可变性沉积速率可变性差差差差好好靶材可变性靶材可变性差差很差很差好好好好好好好好好好243 13 3报报 告告 内内 容容研研 究究 意意 义义实实 验验 方方 法法实实 验验 成成 果果课课 题题 总总 结结按成分配比按成分配比按成分配比按成分配比InIn2 2OO3 3:ZnO:ZnO将粉末混均匀将粉末混均匀将粉末混均匀将粉末混均匀干压成形干压成形干压成形干压成形 大气氛围大气氛围大气氛围大气氛围 温度：温度：温度：温度：1000 1000 时间：时间：时间：时间：10 h10 h普通研钵普通研钵粉末压片机粉末压片机管式电阻炉管式电阻炉IZO靶材的制备靶材的制备成分比为国际上主流的三种成分比为国际上主流的三种IZO：富：富In，In-Zn相当，富相当，富ZnIZO靶材的结构靶材的结构PPD制备制备IZO薄膜薄膜(In2O3:ZnO=1:3)PPD制备IZO薄膜的工艺条件工作气体O2工作压强2.2 Pa基板温度室温350 工作电压-19 kV工作电流3.0 mA脉冲频率 2.0 Hz沉积时间60 min.IZO薄膜薄膜(In2O3:ZnO=1:3)的光电性能的光电性能电阻率：电阻率：1.6310-3 cm 可见光区平均透射率：可见光区平均透射率：80%波波波波 长长长长 (nm)(nm)透射率透射率透射率透射率 （%）IZO薄膜薄膜电电阻率阻率（cm）可可见见光光透射率透射率载载流子流子浓浓度度（cm-3）迁移率迁移率（cm2/Vs）温度温度（）制制备备方法方法年份年份In2Zn3O61.0010-380-85%4.00102020.0500PLD1999In2Zn3O66.6710-490%3.40102027.0500PLD2000In2Zn3O61.6310-386%1.47102026.1350PPD2010与国际研究水平对比与国际研究水平对比电学性能不理想，转为研究富电学性能不理想，转为研究富In含量的含量的IZO薄膜（薄膜（10 wt.%ZnO）PPD制备制备IZO薄膜薄膜(10 wt.%)PPD制备IZO薄膜的工艺条件工作气体O2工作压强2.2 3.2 Pa基板温度室温工作电压-19 kV工作电流3.0 mA脉冲频率 2.0 Hz沉积时间2060 min.IZO（10 wt.%）薄膜结晶性随温度变化关系）薄膜结晶性随温度变化关系不同衬底温度下沉积的不同衬底温度下沉积的IZO薄膜的薄膜的XRD谱图谱图IZO（10 wt.%）薄膜电学性能随氧压的变化关系）薄膜电学性能随氧压的变化关系IZOIZO薄膜的电阻率、载流子浓度和载流子迁移率随氧压的变化关系薄膜的电阻率、载流子浓度和载流子迁移率随氧压的变化关系薄膜的电阻率、载流子浓度和载流子迁移率随氧压的变化关系薄膜的电阻率、载流子浓度和载流子迁移率随氧压的变化关系IZO（10 wt.%）薄膜电学性能随厚度的变化关系）薄膜电学性能随厚度的变化关系IZOIZO薄膜的电阻率、载流子浓度和载流子迁移率随厚度的变化关系薄膜的电阻率、载流子浓度和载流子迁移率随厚度的变化关系薄膜的电阻率、载流子浓度和载流子迁移率随厚度的变化关系薄膜的电阻率、载流子浓度和载流子迁移率随厚度的变化关系IZO（10 wt.%）薄膜电学性能随温度的变化关系）薄膜电学性能随温度的变化关系IZOIZO薄膜的电阻率、载流子浓度和载流子迁移率随温度的变化关系薄膜的电阻率、载流子浓度和载流子迁移率随温度的变化关系薄膜的电阻率、载流子浓度和载流子迁移率随温度的变化关系薄膜的电阻率、载流子浓度和载流子迁移率随温度的变化关系IZO（10 wt.%）薄膜光学性能随氧压的变化关系）薄膜光学性能随氧压的变化关系IZOIZO薄膜在可见光范围内的透射率随氧压的变化关系薄膜在可见光范围内的透射率随氧压的变化关系薄膜在可见光范围内的透射率随氧压的变化关系薄膜在可见光范围内的透射率随氧压的变化关系氧压氧压（Pa）2.22.42.62.83.0透射率透射率（%）80.780.983.783.985.6IZO（10 wt.%）薄膜光学性能随厚度的变化关系）薄膜光学性能随厚度的变化关系IZOIZO薄膜在可见光范围内的透射率随厚度的变化关系薄膜在可见光范围内的透射率随厚度的变化关系薄膜在可见光范围内的透射率随厚度的变化关系薄膜在可见光范围内的透射率随厚度的变化关系厚度厚度（nm）251324460582703透射率透射率（%）91.288.888.685.480.7IZO（10 wt.%）薄膜光学性能随温度的变化关系）薄膜光学性能随温度的变化关系IZOIZO薄膜在可见光范围内的透射率随温度的变化关系薄膜在可见光范围内的透射率随温度的变化关系薄膜在可见光范围内的透射率随温度的变化关系薄膜在可见光范围内的透射率随温度的变化关系温度温度（）RT100200300400透射率透射率（%）80.782.183.284.987.0IZO薄膜的禁带宽度：薄膜的禁带宽度：3.6 eVIZO（10 wt.%）薄膜的禁带宽度）薄膜的禁带宽度(hh )2 2-h h 曲线图以及曲线图以及曲线图以及曲线图以及IZOIZO薄膜的禁带宽度拟合直线薄膜的禁带宽度拟合直线薄膜的禁带宽度拟合直线薄膜的禁带宽度拟合直线与国际研究水平对比与国际研究水平对比IZO薄膜薄膜电电阻率阻率（cm）可可见见光光透射率透射率载载流子流子浓浓度度（cm-3）迁移率迁移率（cm2/Vs）温度温度（）制制备备方法方法年份年份10 wt.%ZnO5.0910-483%4.80102025.0RTDCMS200310 wt.%ZnO5.9610-480%2.02102051.9RTDCMS200510 wt.%ZnO7.9710-477%1.50102052.1RTRFMS200810 wt.%ZnO6.5610-480%2.79102032.1RTPPD2010与国际水平基本持平与国际水平基本持平243 13 3报报 告告 内内 容容研研 究究 意意 义义实实 验验 方方 法法实实 验验 成成 果果课课 题题 总总 结结靶靶 材材烧结工艺烧结工艺成分变化成分变化结晶性能结晶性能薄薄 膜膜 制备工艺制备工艺 晶格结构晶格结构 光电性能光电性能121、电阻率、电阻率 6.56104 cm，可见光透射率，可见光透射率80%性能优良的薄膜性能优良的薄膜2、IZO薄膜在有机光电器件领域有较好的应用前景薄膜在有机光电器件领域有较好的应用前景课题总结课题总结谢谢 谢谢！