氧化鋅氧化錫系非晶透明導電薄膜

王清輝(Chin-Hui Wang)

指導教授 ： 吳振名

國立清華大學/工學院/材料科學工程學系/碩士(2009年)

摘要

近年來隨著光電產業發展，透明導電氧化物薄膜被廣泛的研究及使用，目前多使用的材料就是ITO，但由於氧化銦的短缺以及平面顯示器與太陽能電池產業的大量需求，急需發展出替代之材料。此外，由於OLED與大面積平面顯示器的需求下，非晶(amorphous)的TCO也逐漸受到重視，但基本上使用的材料還是ITO及其化合物；故在a-TCO的部分也急需發展出替代之材料。
在許多被研究的材料中，ZTO是十分有希望的候選材料，首先是因為ZnO與SnO2較In2O3便宜許多；其次是ZTO薄膜同時擁有ZnO在還原氣氛下十分穩定與SnO2在氧化氣氛下穩定和抗酸耐鹼的特性，這與ITO所缺乏的。而且這兩種材料沒有毒性在地球上純量豐富。但目前ZTO薄膜最大的問題就是導電性質較差，與含有In2O3的材料相比電阻率多了1-2數量級，因此有研究想藉由常用的摻雜方式來改善，但成效不彰且機制尚不明瞭。故本實驗想藉由氫離子與鈮離子的摻雜，來達到降低電阻率的目的。
本實驗採用射頻磁控濺鍍法(rf-sputtering)在玻璃基板鍍上a-ZTO薄膜，並藉由兩階段的退火熱處理使電阻率下降至約8 x10-3 Ωcm。並且試著以氫摻雜與鈮摻雜的方式來提升導電性質：摻雜氫的方式是利用在濺鍍氣體中加入氫氣，然而目前尚無法成功使薄膜電阻下降，且因為加入氫氣所薄膜品質較差，導電性質反而來的差；但仍可利用兩階段退火使電阻率下降到約8x10-3 Ωcm，穿透率也在85%以上。另外也以嘗試鈮摻雜，但摻雜鈮的效果反而使電阻率上升至約5 x10-2 Ωcm，與其他研究的結果類似。未來也可嘗試不同的摻雜，希望可以使得導電性質再提升，使得ZTO有機會成為新一代的a-TCO薄膜。

關鍵字

透明 ； 導電 ； 氧化鋅 ； 氧化錫

參考文獻

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