沉積溫度和濺射功率對ITO薄膜性能的影響研究

ITO薄膜在提高異質(zhì)結(jié)太陽能電池效率方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，同時優(yōu)化ITO薄膜的電學(xué)性能和光學(xué)性能使太陽能電池的效率達(dá)到最大。沉積溫度和濺射功率也是ITO薄膜制備過程中的重要參數(shù)，兩者對ITO薄膜的電阻率和透過率有極大影響。美能掃描四探針方阻測試儀能夠幫助用戶優(yōu)化太陽能電池的電學(xué)特性，美能分光光度計支持紫外至近紅外區(qū)域測定，開啟光學(xué)檢測新未來!本篇文章將給大家講解沉積溫度和濺射功率對ITO薄膜的電學(xué)和光學(xué)性能的影響。

沉積溫度

1.電學(xué)性能

沉積溫度通過改變生長過程中的微觀結(jié)構(gòu)來影響ITO薄膜的性能。隨著沉積溫度的升高，載流子濃度先增大后減小，因為沉積溫度升高時Sn4+更有利于取代In3+，從而增加載流子。當(dāng)溫度為190℃時，載流子濃度降低，這是由于Sn在高溫下能與O2充分反應(yīng)，生成復(fù)合化學(xué)計量比比較完整的氧化物，導(dǎo)致載流子濃度降低。然而，遷移率隨著沉積溫度的升高而增加，并在270℃時達(dá)到最大值。原因是沉積溫度的升高提高了結(jié)晶度，這有助于提高遷移率。

沉積溫度影響ITO薄膜的電學(xué)特性

2.光學(xué)性能

ITO薄膜的透過率隨著沉積溫度的升高而增加，在270℃時達(dá)到最大值90.9%。一方面，Sn4+在高沉積溫度下更有利于取代In3+，從而生成較少的低價棕色氧化物，從而提高可見光透過率。另一方面，它可以提高高沉積溫度下的結(jié)晶度。

沉積溫度影響ITO薄膜的光學(xué)特性

濺射功率

濺射功率對ITO薄膜的導(dǎo)電性能也有非常重要的作用，進(jìn)而通過影響濺射粒子的能量來影響ITO薄膜的致密性以及與硅片之間的附著力。

1.電學(xué)性能

濺射功率影響ITO薄膜的電學(xué)特性

從上圖可以看出，載流子濃度隨著濺射功率的增加而增加。由于較高的濺射功率會產(chǎn)生大量的濺射顆粒，在相同氧含量下，氧氣不足以充分氧化濺射顆粒，從而使載流子濃度增加。隨著濺射功率的增大，遷移率先增大后減小。隨著濺射功率的增加，氬離子可以獲得更高的能量，有利于提高ITO薄膜與襯底之間的附著力，從而改善薄膜的晶體結(jié)構(gòu)，載流子遷移率進(jìn)一步提高。然而，當(dāng)濺射功率繼續(xù)增加時，薄膜會受到損傷，載流子遷移率會降低，因此ITO薄膜的電阻率隨著濺射功率的增加先下降后上升。另外，濺射功率不應(yīng)超過閾值。一方面，如果濺射功率過高，高能粒子會對薄膜造成損傷，進(jìn)一步影響薄膜的導(dǎo)電性能。另一方面，陶瓷靶材脆性大，用大功率轟擊很容易導(dǎo)致斷裂。

2.光學(xué)性能

隨著濺射功率的增加，ITO薄膜的透過率先增大后略有減小。濺射粒子在低濺射功率下受到限制，濺射粒子可以被氧氣完全氧化，生成高電阻、透明的氧化物；因此，透過率可以達(dá)到90%以上。然而，隨著濺射功率的增加，濺射顆粒數(shù)量增加，在氧含量不變的情況下，只有部分顆粒被氧化，導(dǎo)致ITO薄膜的透過率下降。另外，隨著濺射功率的增加，載流子濃度達(dá)到最大值，導(dǎo)致透過率下降。

濺射功率影響ITO薄膜的光學(xué)特性

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