目前認為濺射現象是彈性碰撞的直接結果，濺射完全是動能的交換過程。

　　當正離子轟擊陰極靶，入射離子最初撞擊靶表麵上的原子時，產生彈性碰撞，它直接將其動能傳遞給靶表麵上的某個原子或分子，該表麵原子獲得動能再向靶內部原子傳遞，經過一係列的級聯碰撞過程，當其中某一個原子或分子獲得指向靶表麵外的動量，並且具有了克服表麵勢壘(結合能)的能量，它就可以脫離附近其它原子或分子的束縛，逸出靶麵而成為濺射原子。

　　由此可見，濺射過程即為入射離子通過一係列碰撞進行能量交換的過程，入射離子轉移到逸出的濺射原子上的能量大約隻有原來能量的1%，大部分能量則通過級聯碰撞而消耗在靶的表麵層中，並轉化為晶格的振動。濺射原子大多數來自靶表麵零點幾納米的淺表層，可以認為靶材濺射時原子是從表麵開始剝離的。

　　如果轟擊離子的能量不足，則隻能使靶材表麵的原子發生振動而不產生濺射。如果轟擊離子能量很高時，濺射的原子數與轟擊離子數之比值將減小，這是因為轟擊離子能量過高而發生離子注入現象的緣故。

　　銦錫氧化物( Indium Tin Oxide ,簡稱ITO) 薄膜是一種用途廣泛的透明導電材料,已成熟的應用於電機車擋風玻璃、液晶顯示器件、太陽能電池、全息照相和液晶彩色電視等,蓄勢待發的應用領域為有機發光二極管顯示器(Organic Light-Emitting Diode ,簡稱OLED) 。

　　從應用角度出發,通常要求ITO 薄膜的成份是In2O3 和SnO2 ,薄膜中銦錫低價化合物愈少愈好。

　　ITO 薄膜的製備方法很多,如噴塗、蒸發、射頻濺射和磁控濺射等。隨著液晶顯示器技術向高精細化和大型化發展,磁控濺射法備受歡迎。

　　ITO 薄膜的磁控濺射靶主要分為InSn 合金靶、In2O3-SnO2 陶瓷靶兩類。在用合金靶製備ITO 薄膜時,由於濺射過程中作為反應氣體的氧會和靶發生很強的電化學反應,靶麵覆蓋一層化合物,使濺射蝕損區域縮得很小(俗稱“靶中毒”) ,以至很難用直流濺射的方法穩定地製備出優質的ITO 膜。

　　也就是說,采用合金靶磁控濺射時,工藝參數的窗口很窄且極不穩定。陶瓷靶因能抑製濺射過程中氧的選擇性濺射,能穩定地將金屬銦和錫與氧的反應物按所需的化學配比穩定地成膜,故無中毒現象,工藝窗口寬,穩定性好。

　　但這不等於說陶瓷靶解決了所有的問題,其薄膜光電性能仍然受製於基底溫度、濺射電壓、氧含量等主要工藝參數的影響,不同工藝製備出的ITO 薄膜的光電性能相差甚遠。因此,開展ITO陶瓷靶磁控濺射工藝參數的優化研究很有意義。

　　1、關鍵工藝參數的優化

　　關鍵工藝參數的優化基於實驗探索。實驗是在自製的雙室直流磁控濺射鍍膜設備上進行的。該設備的鍍膜室采用內腔尺寸為6700mm ×800mm ×2060mm的箱式形狀,抽氣係統采用兩套K600 擴散泵機組,靶材采用德國Leybold 公司生產的陶瓷靶,ITO 薄膜基底是尺寸為1000mm ×500mm ×5mm 的普通浮法玻璃。

　　結果表明:隨著基底溫度的升高,表麵電阻迅速降低,可見光透過率和紅外反射率都有明顯提高,但存在一個295 ℃的最佳點。高於此點後,表麵電阻略有升高,可見光透過率和紅外反射率略有下降。

　　由於高的基底溫度改善了膜的結晶,減少了晶界,使膜的遷移率和Sn4 + 載流子密度有所提高,從而降低了表麵電阻,同時載流子密度的提高減少了黑色InO 的生成,提高了可見光透過率。

　　紅外光的能量較小,不易產生內光電效應,但通過禁帶寬度的速度也低於可見光,載流子密度的增加會使其反射變得更加顯著。

　　国产麻豆内射视频采用的是普通玻璃基底,沒有SiO2 阻擋層,當溫度高於最佳點後,玻璃中的鈉離子會擴散到ITO 膜中,形成雜散離子和色心,從而影響薄膜的光電性能。不同的設備和工藝參數組合有不同的最佳溫度點。

　　1.2、濺射電壓的實驗結果與分析

　　在常規的直流磁控濺射中,濺射電壓一般加到- 400V～ - 500V 左右。這時由於等離子體中負離子(主要是氧離子) 入射到玻璃基底表麵上的能量可達到400eV～500eV ,這將使ITO 膜受負離子轟擊而產生損傷。損傷過程為

　　In2O3 →InO + O

　　所生成的InO 是一種黑色的具有絕緣性質的低價氧化物,它導致ITO 膜載流子密度的減少,增大電阻率。低壓濺射可以減輕這種損傷,增加載流子密度,減少InO 的生成,降低電阻率。

　　根據Drude 理論,反射的極限波長可用下式來估算:

　　λ= C( mπ/ Ne2) 1/ 2

　　其中C 是光速, e 是電子電荷, m 是電子有效質量,N 是載流子密度。

　　顯然,λ與N 成反比,不難理解低壓濺射可使紅外反射範圍明顯向短波方向擴展。至於可見光透過範圍也呈向短波方向擴展的現象,可能是由於低壓濺射增加了載流子密度,減少了黑色InO 的生成,據Brustein-Moss 的能帶理論 ,短波側的透過率有所提高所致。

　　1.3、氧含量的實驗結果與分析

　　由於ITO 薄膜的導電屬於n 型半導體性質,即其導電機製為還原態In2O3 放出兩個電子,成為氧空穴載流子和In3 + ,被固溶的四價摻錫置換後放出一個電子成為電子載流子。顯然,不論哪一種導電機製,載流子密度均與濺射成膜時的氧含量有很大關係。

　　隨著氧含量的增加,當膜的組分接近化學配比時,遷移率有所增加,但卻使載流子密度有所減少。這兩種效應的綜合結果是膜的光電性能隨氧含量的變化呈極值現象。

　　對應極值的氧含量直接決定著“工藝窗口”的寬窄,它與成膜時的基底溫度、氬氣流量及膜的沉積速率等參數有關。為便於精確控製氧含量,国产麻豆内射视频采用混合比為85∶15 的氬氧混合氣代替純氧,氣體噴孔的設計保證了基底各處氧分子流場的均勻性。

　　1. 4 、ITO 薄膜的最佳直流磁控濺射工藝

　　基於上述三個關鍵工藝參數的優化結果,直流磁控濺射鍍製ITO 薄膜時,国产麻豆内射视频選定的最佳工藝參數如下:濺射電壓為250V ,基底加熱溫度為295 ℃,氧分壓占鍍膜室總壓力的8 %。

　　在尺寸為1000mm×500mm ×5mm 的普通浮法玻璃基底上,製備出了光電性能最佳的ITO 薄膜,如圖7 所示,其可見光透過率全部超過了80 % , 在463.75nm 處達到87.94 % ,其表麵電阻為18Ω。

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