بررسی خواص فیزیکی لایه‌های نازک رسانا و شفاف اکسید ایندیم آلاییده به قلع برحسب ضخامت و دمای بازپخت در خلأ

نویسندگان

1 دانشگاه تهران

2 پژوهشکده لیزر و اپتیک

3 دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

چکیده

لایه­های نازک اکسید ایندیم آلاییده به قلع ITO) ( با ضخامتهای مختلف nm620-130 بر زیرلایه­های شیشه نازک به شیوه کندوپاش RF و با استفاده از هدف سرامیکی ITO ( wt. In2O390% و  wt. SnO210%) لایه نشانی و سپس در محیط خلأ گرمادهی شد­ند. سرشتیهای الکتریکی و اپتیکی نمونه­های ITO، پیش و پس از گرمادهی در دماهای مختلف به وسیله یک سیستم اندازه­گیری مقاومت چارسوزنی و طیف سنج UV/VIS/IR بررسی و مقایسه شدند. ساختار بلوری لایه­های گرمادهی شده در دمای بهینه C˚400 با آنالیز پراش پرتو ایکس XRD  مورد مطالعه قرار گرفت. از آنالیز SEM نیز برای بررسی ساختار سطحی لایه بهینه بهره گرفته شد. بررسی نتایج حاصل از آنالیزها نشان می­دهد که با افزایش ضخامت لایه­ها و تغییر ساختار بلوری، سرشتیهای الکتریکی و اپتیکی ماده، نظیر مقاومت سطحی، مقاومت ویژه، و شفافیت لایه­ها تغییر می­کند، به طوریکه لایه nm 130 با ضخامت کمتر در دمای C˚400، دارای شفافیت 71/83%، و مقاومت ویژه mcΩ 4- 10 × 34/2 است. لایه nm620 با شفافیت 07/79%، در C˚400 کمترین مقاومت ویژه mcΩ 4-10 × 1 ≈  را نشان می­دهد که می­توان آن را به عنوان لایه بهینه ضخیم با مقاومت سطحی □/Ω 6/1 برای کاربردهای مختلف معرفی کرد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigation of physical properties of conductive, transparent RF sputtered ITO thin films as a function of thickness and post annealing Temperature

چکیده [English]

Thin films Indium tin oxide (ITO) with various thicknesses, from 130-620nm, have been deposited on the thin glass substrates by RF sputtering using ITO ceramic (90% wt. In2O3 and 10% wt. SnO2) target, and subsequently annealed in vacuum at various temperatures. Electrical and optical characteristics of ITO samples, before and after annealing at different temperatures, were investigated by four point probe and UV/VIS/IR spectrophotometer. Structural properties of layers deposited at optimum temperature of 400˚C were analyzed by XRD. SEM analysis was used to investigate the morphology of the optimal surface layer. Results show that by increasing the thickness, crystalline structure varies, so that sheet resistance, resistivity and transparency of films vary. Layer deposited with 130nm (lower thickness) has 83.71% transmittance and 2.34×10-4Ωcm resistivity. In contrast, 620nm thickness film with 79.07% transparency has the lowest electrical resistivity about 1×10-4Ωcm at 400˚C. This layer can be used as an optimal film with 1.6 Ω/□ sheet resistance for many applications.    

کلیدواژه‌ها [English]

  • thin films
  • tin doped indium oxide
  • crystalline structure
  • annealing in vacuum
  • thickness variation
  • sputtering

مراجع

[1] Galasso F. S., "Structure and properties of inorganic solids", Oxford, New York, Toronto, Sydney, Branschweing, Pergamon Press. (1970) 90-102.

[2] Nadaud N., Lequeux N., Nanot M., Jove J., Roisnel T., "Structural studies of tin-doped indium oxide (ITO) and In4Sn3O12", J. Solid State Chem. 135 (1998) 140-148.

[3] Yamada N., Yasui I., Shigesato Y., Li Y., Ujihira Y., Nomura K., "Dopping Mechanisms of Sn in In2O3 Powder Studied Using 119Sn Mossbauer Spectroscopy and X-Ray Diffraction", Jpn. J. Appl. Phys. 38(5A) (1999) 2856-2862.

[4] Granqvist C. G., Hultaker A.,” Transparent and conducting ITO films: new developments and applications”, Thin Solid Films 411 (2002) 1-5.

[5] Tak Y. H., Kim K. B., Park H. G., Lee K. H., Lee J. R., “Criteria for ITO (indium–tin-oxide) thin film as the bottom electrode of an organic light emitting diode”, Thin Solid Films 411 (2002) 12-16.

[6] Herrero J., Guillén C., “Transparent films on polymers for photovoltaic applications”, Vacuum 67 (2002) 611-616.

[7] Kojima M., Takahashi F., Kinoshita K., Nishibe T., Ichidate M., "Transparent furnace made of heat mirror," Thin Solid Films 392 (2001) 349-354.

[8] Luff B. J., Wilkinson J. S., Perrore G., "Indium tin oxide over- layered waveguides for sensor applications," Appl. Optics 36 (1994) 7066-7072.

[9] Teixeira V., Cui H. N., Meng L. J., Fortunato E., Martins R., "Amorphous ITO thin films prepared by DC sputtering for electrochromic applications", Thin Solid Films 420/421 (2002) 70-75.

[10] Devi P. S., Chatterjee M., Ganguli D., "Indium tin oxide nano-particles through an emulsion technique," Materials Letters 55 (2002) 205-210.

[11] Kim H., Horwitz J. S., Kushto G., Piqué A., Kafafi Z. H., Gilmore C. M., Chrisey D. B., “Effect of film thickness on the properties of indium tin oxide thin films”, J. Appl. Phys. 88 (2000) 6021.

[12] Guittoum A., Kerkache L., Layadi A.,“Effect of thickness on the physical properties of ITO thin films”, Eur. Phys. J. 7 (1999) 201-206.

[13] Manavizadeh N., Asl soleimani E., Afzalzadeh R., Maleki H.,"Effects of Sputtering Power on Optical, Electrical, Structural and Surface Morphological Properties of Transparent ITO Thin Films", Accepted to ICEE (2007).

[14] Guillen C., Herrero J., "Polycrystalline growth and recrystallization processes in sputtered ITO thin films", Thin solid films 510 (2006) 260-264.

[15] Mergel D., Stass W., Ehl G., Barthel D., "Oxygen incorporation in thin films of In2O3:Sn prepared by radio frequency sputtering ", Appl. Phys. 88 (2000) 2437-2442.

[16] Manavizadeh N., Maleki H., "Effects of annealing on structural properties of sputtered Indium Tin Oxide (ITO) thin films", Proceedings of the 14th Symposium of Crystallography and mineralogy of Iran, University of Birjand, Iran (2007).

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 11 تیر 1404
  • تاریخ بازنگری: 14 اردیبهشت 1405
  • تاریخ پذیرش: 11 تیر 1404

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار