[发明专利]一种氧化铟锡薄膜热处理及其评价方法

说明书

本发明提供了一种氧化铟锡薄膜热处理方法，使用真空管式高温烧结炉直接对氧化铟锡薄膜进行热处理，操作简单，实验误差小。本发明人对热处理后氧化铟锡薄膜的透光率和热稳定性做了客观而全面的评价，具体通过紫外‑可见‑近红外分光光度计检测低温热处理下氧化铟锡薄膜的透光率，发现热处理后的氧化铟锡薄膜在低温下透光率基本稳定。而后，又通过XPS测定进行了进一步的拟合分析，通过O_Ⅱ/O_Ⅰ峰的面积比得出氧空位的数量基本恒定，从而证明氧化铟锡薄膜在低温下透光率基本稳定的结论，为探究氧化铟锡薄膜的光电性能提供了思路。

技术领域

本发明属于薄膜热处理技术领域，涉及一种氧化铟锡薄膜热处理方法，具体涉及一种氧化铟锡薄膜热处理及其评价方法。

背景技术

氧化铟锡(Indium Tin Oxide简称ITO)薄膜材料是一种重掺杂、高简并的n型半导体材料，具有较宽的能隙和复杂的立方铁猛矿型(即In₂O₃结构，[100]方向是大多数明显取向结构的多晶体)。ITO薄膜不仅具有低电阻率(1*10-4Ω·cm)、高可见光透射率(≥90％)、高红外反射率(≥70％)、高紫外吸收率(≥85％)等优异的光电性能，而且还具有高硬度、耐磨、耐化学腐蚀性以及良好的加工性能。因此，从世纪年代工业化生产以来，它在LED芯片、太阳能电池、薄膜晶体管(TFT)、电色层窗口、平板显示器以及抗静电涂层等技术领域有着十分广泛的应用，并且充当着十分重要的角色。随着半导体LED照明产业的迅速兴起，具有高亮度、高稳定性的LED芯片得到越来越多的关注。

ITO薄膜导电机理为Sn⁴⁺替代氧空位，Sn⁴⁺替换In₂O₃，其中Sn和In的化学状态对ITO薄膜的光电特性影响很大。晶格中的In³⁺可以提供一个电子给导带，高价态的Sn可以提高载流子浓度，ITO薄膜的导电性得到了提高，而氧空位可以提供两个空穴导电。因此，膜厚一定时，铟锡的氧化程度及氧空位数量的多少是影响ITO薄膜透光率和电阻率的主要因素。透明导电薄膜的制备方法有很多种，诸如直流和射频磁控溅射法、电子束蒸镀法、溶胶凝胶法、反应热蒸发法、喷雾热解法、化学气象沉积法、脉冲激光沉积法等。制备过程中的参数条件对ITO薄膜的光电性能起着决定性的影响。但是，热处理对ITO薄膜的透光率和光电性能也有着十分重要的影响，尤其是对ITO薄膜的透光率变化起着决定性的作用。

发明内容

现有技术中一般使用快速退火炉、退货合金炉、封闭退火炉、MOCVD、MBE、Sk-3-3-12退火系统等进行ITO薄膜热处理，但是这些设备造价昂贵，温度和压力条件苛刻，试验误差较大。因此，本发明的目的在于提供一种低成本、操作简单、试验误差小的ITO薄膜热处理方法，以解决上述问题。

基于此，本发明提供了一种氧化铟锡薄膜热处理方法，包括，

采用磁控溅射法制备ITO薄膜；

以稀有气体为载气，控制升温和降温速率，在真空管式高温烧结炉中对ITO薄膜进行热处理；

控制降温速率，得到热处理后的ITO薄膜。

本发明采用现有技术中的磁控溅射法制备ITO薄膜，具体是使用磁控溅射设备进行ITO膜的镀制，靶材为铟锡氧化物，其中In₂O₃含量为90％，SnO₂含量为10％。另外本发明制备ITO薄膜时选用普通玻璃片为衬底，以便于透射率测试对比试验。

进一步地，本发明使用了真空管式高温烧结炉中对ITO薄膜进行热处理。

进一步地，所述载气选择氦气、氮气、氩气中的一种。

进一步地，所述载气的通入速率为200sccm。

进一步地，所述真空管式高温烧结炉的升温速率为15℃/min。