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Nouvelles de la société
ITO Film mince
Nov 08, 2016

Le film TCO (Transparent Conductive Oxide) est apparu au début du vingtième siècle en 1907, Badeker CdO a réalisé le premier film conducteur transparent et a mené au développement et à l'application de films conducteurs transparents, l'oxyde InSn et l'alliage InSn en 1968 a été signalé, causé L'intérêt de sa recherche théorique et appliquée. Ce sont des semiconducteurs dégénérés dopés lourds et à haute teneur en oxyde, un mécanisme semi-conducteur comme décalage stoechiométrique et le dopage, l'écart de bande est généralement supérieur à 3eV et, avec des composants différents et modifiant leurs propriétés optiques, dépend de l'état d'oxydation du métal et des caractéristiques et quantité de dopants.



Les films ITO ont un complexe de structure cubique bixbyite, la résistivité la plus basse près de 10 ^ - 5. L'ordre des CM, la transmittance lumineuse moyenne de la gamme visible supérieure à 90%, ses excellentes propriétés photoélectriques rendent les films TCO avec une valeur pratique.



Le film conducteur transparent ITO a une grande transmittance de la lumière visible et une conductivité élevée, mais a également d'autres propriétés excellentes, telles que la réflectivité infrarouge élevée, et le verre a une forte adhérence, une bonne résistance mécanique et une stabilité chimique, une solution acide par procédé de gravure humide pour former une électrode. Largement utilisé dans les écrans plats, les micro-ondes avec le dispositif de protection RF, les dispositifs sensibles et les cellules solaires et d'autres domaines. Surtout ces dernières années, la montée des dispositifs d'affichage à écran plat tels que les cristaux liquides, mais a également favorisé la recherche et la demande de films minces d'ITO.



2. Le mécanisme de conduction et les propriétés des films minces d'ITO

In2O3 est un matériau à semiconducteur à large bande large bande de transition directe, et sa structure cristalline est la structure de minerai de manganèse en fer cubique. En raison de la formation d'In2O3 dans le processus ne constitue pas une composition chimique idéale complète, structure cristalline du manque d'atomes d'oxygène (postes vacants en oxygène), il y a un surplus d'électrons libres, montrant une certaine conductivité électronique. Dans le même temps, si le prix élevé des cations tels que le dopage de Sn dans le réseau cristallin In2O3 à la place de In ^ 3 +, il augmentera la concentration d'électrons conducteurs libres et améliorera ainsi la conductivité de l'oxyde d'indium. Dans les films minces d'ITO, Sn est généralement sous la forme de Sn ^ 2 + ou Sn ^ 4 +, car In est positif dans In2O3, la présence de Sn ^ 4 + fournira un électron à la bande de conduction, contrairement à la présence De Sn ^ 2 + réduira la densité d'électrons dans la bande de conduction. De plus, le SnO lui-même est brun foncé, la transmittance de la lumière visible est médiocre. Dans le processus de dépôt à basse température, Sn existe principalement sous la forme de SnO dans ITO, ce qui conduit à une concentration de support plus faible et une plus grande résistance au film. Après un traitement de recuit, d'une part, on peut faire la transition vers SnO2 SnO, l'oxydation du film, d'autre part, pour filmer l'excès de désorption d'oxygène, afin de réduire la résistance de la membrane, d'améliorer la transmission de la lumière visible du film de l'objectif.



Propriétés des films conducteurs transparents ITO:

Une bonne conductivité électrique, résistivité de 10 ^ - 4. Cm;

La transmittance de la lumière visible élevée peut atteindre plus de 85%;

Avec l'absorption UV, taux d'absorption supérieur à 85%;

Réfléchissant la réflectivité infrarouge supérieure à 80%;

Avec le taux de désintégration du taux d'atténuation des micro-ondes supérieur à 85%;

Le film a été réalisé avec une dureté élevée, une résistance à l'usure, une corrosion chimique;

Le film, bonnes performances de traitement, gravure facile.

3, méthode et technologie de préparation de film mince ITO

Le film ITO peut être utilisé pour préparer une grande partie de la technologie de formation de film, comme le dépôt par pulvérisation de magnétron, le dépôt par évaporation sous vide et le sol gel (-Gel Sol), etc.

3.1 dépôt par pulvérisation magnétron

Le dépôt par pulvérisation de magnétron peut être divisé en dépôt par pulvérisation de magnétron à courant continu et par dépôt par pulvérisation de magnétron à radiofréquence.



La pulvérisation par magnétron à courant continu est une méthode de revêtement largement utilisée, l'utilisation générale de la cible d'alliage d'indium inox conducteur, après le vide de la chambre de pulvérisation, en plus du gaz inerte à pomper dans Ar, mais aussi à travers le gaz de réaction O2. Le processus de base de la cible de pulvérisation est nécessaire: les matériaux de pulvérisation cathodique, l'anode comme substrat avec une tension de milliers de volts. Après le pré-pompage du système, la pression appropriée des gaz inertes, tels que Ar, en tant que support de la décharge de gaz, et une petite quantité d'O2 en tant que gaz de réaction, la pression totale est généralement comprise entre 10 ^ - 1 ~ 10Pa. Les électrodes positives et négatives avec des atomes de gaz à haute pression entre les électrodes seront un grand nombre d'ionisation, le processus d'ionisation de l'ion Ar + ion ionisation atomique Ar ion et le mouvement de l'indépendance, dans lequel les électrons vers l'anode, les ions chargés positivement Ar + dans l'effet accélérant Du champ électrique haute tension à haute vitesse à la cible en tant que cathode et libère de l'énergie dans le processus d'impact avec la cible, l'un des impacts est le résultat d'un grand nombre d'atomes de surface cible pour obtenir une énergie très élevée, hors de Les manilles du réseau initial sur le substrat et la réaction du plasma O avec une activité élevée et déposé un film mince ITO sur un substrat.

Après la pulvérisation cathodique, le film est généralement traité par traitement thermique. Pour différents processus de formage du film, il existe deux façons. Si le film déposé est l'hypoxie du film ITO, le traitement thermique général opaque doit être effectué dans une atmosphère d'oxygène ou une atmosphère d'oxydation de l'air; Si le film déposé contenant plus d'oxygène, une transparence élevée et une faible conductivité, il devrait s'agir d'une atmosphère réductrice dans un mélange sous vide ou azote. La prise en compte de la production industrielle devrait être aussi loin que possible pour éviter l'empoisonnement de l'alliage d'indium et de l'alliage, améliorer le taux de film et la température du substrat ne devrait pas constituer des exigences élevées, le film de dépôt à l'état anoxique est un meilleur choix.



Le procédé est adapté pour le film ITO en plaques continues, le film ITO avec une épaisseur uniforme, un contrôle facile, une bonne répétabilité, un film stable, une production continue et convient à la grande surface et à l'emplacement de chaque substrat de placage et la cible peut être en tout lieu, Peut concevoir l'idéal pour obtenir une couche de film compact à basse température, le procédé convient à la production industrielle à grande échelle, est actuellement la méthode de revêtement la plus utilisée. Besoin d'améliorer le processus pour l'équipement des exigences de vide plus élevées; Film photoélectrique



Dépôt d'évaporation sous vide 3.2

La méthode traditionnelle d'évaporation sous vide est largement utilisée dans la préparation de film en aluminium et de films minces optiques pour la production d'emballages, car elle présente les avantages d'un équipement simple, un taux de dépôt élevé, cette méthode peut être utilisée pour la préparation du film ITO.

Une méthode consiste à chauffer directement le mélange d'In2O3 et SnO2, la température d'évaporation du film est trop élevée, donc elle doit être chauffée par bombardement par faisceau d'électrons et elle ne convient pas à la production industrielle. Une autre approche consiste à utiliser l'évaporation par évaporation du système de résistance au balayage du bas point de fusion du mélange In et Sn, tandis que la chambre de réaction à travers l'oxygène, grâce à la réaction pour produire du film ITO. Cette méthode est simple et le coût est faible. Mais à l'excellente performance du dépôt de film, le substrat doit être chauffé à une température plus élevée et doit être soumis à un traitement thermique.

Au cours des dernières années, afin d'améliorer la qualité du film et de réduire la température du substrat, le développement de méthodes pour la préparation assistée par plasma du système d'évaporation du film ITO, à savoir la création de l'électrode dans la chambre à vide, l'application de la tension continue dans la lumière DC Décharge plasma. En raison du bombardement du plasma sur le substrat et de l'activation du film, la qualité du film est améliorée et la température du substrat est réduite. Mais la température du substrat est toujours maintenue à plus de 200 degrés Celsius et, en raison de la limitation des conditions de décharge de la lumière CC, la pression partielle d'oxygène doit être maintenue à 100Pa ci-dessus (dans la pression partielle inférieure à l'oxygène, la décharge sera éteinte). Nous savons que l'un des paramètres les plus importants qui déterminent les propriétés électriques des films ITO est la concentration des postes vacants en oxygène, la faible pression partielle d'oxygène est susceptible de former une forte concentration de vacance d'oxygène afin d'obtenir une conductivité élevée.



3.3 sol gel (Sol-Ge) méthode

La méthode Sol Gel est une nouvelle méthode de particules de fibres à haute performance, et des films minces préparés par la méthode sol-gel au début des années 80 seront appliqués au dépôt du film ITO, l'isopropanol indium [In (OC3H7) 3] et [ Sn (OC3H7 4) alcool isopropylique d'étain soluble dans l'alcool, sol de mélange à ultrasons, puis méthode de revêtement en rotation ou en placage dans la surface du verre, après vieillissement pour 400 à 500 degrés de traitement thermique pour éliminer les ingrédients organiques, puis dans une atmosphère réductrice Est refroidi à 200 ° C. Le film de 10 ~ 12m ^ 2 grande surface peut être déposé par un procédé sol gel pour préparer un verre à faible rayonnement (LE) et un verre creux.

Cette méthode est facile à contrôler la composition du film, le dopage peut être contrôlé au niveau moléculaire, des niveaux de dopage appropriés nécessitent un film précis, peuvent également rendre la matière première étroitement au niveau moléculaire, film mince très uniforme, par la sélection du solvant, de la concentration , Ajustement posologique du catalyseur, peut être facilement contrôlé sol, contrôle de l'épaisseur du film, méthode Czochralski peut également doubler le revêtement.

En bref, la méthode sol gel n'a pas besoin d'équipement sous vide, le processus est simple, adapté à la surface large et à la forme complexe de la matrice, aucun dommage au substrat, le film mince ITO de l'industrialisation à grande échelle a un rôle très important .

Préparé par la méthode sol-gel avec une bonne propriété photoélectrique des films ITO est influencé par de nombreux facteurs, y compris: la proportion dopée de Sn, la concentration d'ion métallique, la vitesse de traction, la température de tir, etc. Sélectionnez uniquement le taux de dopage Sn approprié (environ 12%) , La concentration d'ions métalliques est aussi large que possible (environ 0,64 M), le taux de croissance approprié, la température la plus élevée possible pour préparer les films ITO avec de bonnes.



4, application

Le film mince ITO est largement utilisé en raison de ses excellentes propriétés de transparence et de conductivité. À l'heure actuelle, les principaux champs d'application d'un écran plat à cristaux liquides (LCD) et d'électroluminescence (ELD), électrode transparente de la batterie solaire; En raison de la lumière (transmittance sélective de la lumière visible élevée, réflectivité élevée de la lumière infrarouge) peut être utilisé comme verre faiblement E, fenêtre de verre architecturale pour l'effet de barrière thermique dans la zone froide, le faible rayonnement en verre, la perte de transmission de chaleur peut être réduite d'environ 40% dans les latitudes élevées; Parce que l'ITO peut être utilisé dans un verre conducteur, doit protéger les lieux de protection contre les ondes électromagnétiques, tels que la salle d'ordinateur de réserve, même l'avion radar, peut faire une fenêtre écran transparente ou une couche de protection pour prévenir les interférences électromagnétiques; Parce que l'indice de réfraction du film ITO est le taux (dans la gamme 1,8 à 1,9) et la conductivité, il convient au revêtement antireflet pour les cellules solaires du silicium et à la collecte du photocourant, à la conversion et à l'utilisation photothermique, à l'utilisation aussi. La chaleur du soleil est Sélectivement à travers la membrane, et l'énergie thermique est effectivement "capturée" dans le collecteur solaire.

Sur la base de la pulvérisation cathodique au magnétron DC, le dépôt chimique en phase vapeur chimique organique et le développement de la technologie sol-gel nouvellement développé sont matures, le film ITO a été appliqué dans de nombreux domaines, l'industrialisation et le développement durable, la maturité. Mais à cause de l'indium sont des éléments dispersés, stockent moins, des prix plus élevés dans la nature, les chercheurs cherchent également des films conducteurs transparents plus rentables, les films ZnO dopés avec de l'aluminium sont reconnus comme l'un des matériaux les plus prometteurs.



À l'heure actuelle, avec un grand écran, la vulgarisation LCD à haute définition, nécessite la pénurie d'énergie mondiale et la protection de l'environnement, mais reflète également les bonnes perspectives de la cellule solaire, la recherche théorique prochaine et l'application pratique du film conducteur transparent représenté par ITO Entrez une nouvelle étape.


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