氧化铟锡TCO薄膜的制备及其结晶性能研究

顾锦华，陆　轴，龙　路，康　淮，钟志有

(1 中南民族大学 实验教学与实验室管理中心，武汉 430074; 2?中南民族大学 电子信息工程学院，武汉 430074)



氧化铟锡TCO薄膜的制备及其结晶性能研究

顾锦华1，陆轴2，龙路2，康淮2，钟志有2

(1 中南民族大学 实验教学与实验室管理中心，武汉 430074; 2?中南民族大学 电子信息工程学院，武汉 430074)

摘要以掺锡氧化铟陶瓷靶材作为溅射源，采用磁控溅射技术在玻璃衬底上制备了氧化铟锡(ITO)透明导电薄膜，通过X-射线衍射仪(XRD)和X-射线光电子能谱仪(XPS)测试表征，研究了生长温度对薄膜结晶性质和微结构性能的影响.结果表明：所沉积的ITO薄膜均具有体心立方的多晶结构，其生长特性和微结构性能明显受到生长温度的影响.生长温度升高时，薄膜(222)晶面的织构系数TC(222)和晶粒尺寸先增后减，而晶格应变和位错密度则先减后增.当生长温度为500K时，ITO样品的织构系数TC(222)最高(1.5097)、晶粒尺寸最大(52.8nm)、晶格应变最低(1.226×10-3)、位错密度最小(3.409×1014m-2)，具有最佳的(222)晶面择优取向性和微结构性能.

关键词氧化铟锡；薄膜；微结构；结晶性能

作为一种重掺杂氧缺陷n型半导体氧化物功能材料，氧化铟锡(ITO)薄膜具有光学带隙宽(3.5～4.0eV)、电阻率低、可见光区透射率高等优良的光电性能[1-4]，它是透明导电氧化物(TCO)家族中的重要成员之一，在激光器[5]、传感器[6,7]、太阳能电池[8-10]、等离子体显示器[11,12]、透明电磁屏蔽[13,14]等光电器件中得到了广泛应用.另外，ITO薄膜还具有较低的红外发射率，在红外隐身、雷达波和红外节能等领域[15,16]也具有广阔的应用前景.

ITO薄膜的制备方法主要有溅射、蒸发、丝网印刷、喷涂热分解、气相化学沉积法、溶胶-凝胶法等[17-21]，由于磁控溅射法具有可控程度高、溅射速率快、膜层与衬底的结合性好、工艺重复性好等优点，被认为是制备高质量ITO薄膜的有效手段之一.ITO薄膜的晶体质量和光电性能与其制备工艺密切相关，其中影响较大的工艺因素有工作压强、生长温度、溅射功率、镀膜时间以及氧分压等，因此深入研究溅射工艺参数对ITO薄膜微观结构和光电性能的影响对于其实际应用具有十分重要的意义.本文以掺锡氧化铟陶瓷靶作为溅射源材料，采用磁控溅射技术制备了氧化铟锡(ITO)透明导电薄膜样品，通过X-射线衍射仪(XRD)和X-射线光电子能谱仪(XPS)等测试表征，研究了生长温度对ITO薄膜结晶性质及其微结构性能的影响.

1实验部分

1.1衬底处理

实验采用普通玻璃作为衬底材料，切割成大小为40mm×40mm的方块.为了制备性能良好的ITO薄膜样品，实验时按照如下步骤对玻璃衬底进行处理：(1)采用丙酮擦拭衬底表面，并用清水冲洗干净；(2)依次使用丙酮、无水乙醇和蒸馏水对衬底进行超声清洗10～15min，以去除衬底表面的微粒和有机污染物；(3)在无水乙醇中煮沸，吹干待用.

1.2样品制备

利用射频磁控溅射技术在玻璃衬底上制备ITO透明导电薄膜样品，所用实验设备为KDJ567型高真空复合镀膜系统，溅射靶材的直径为50mm、厚度为4mm，它由In2O3和SnO2混合烧结而成.In2O3和SnO2的纯度均为99. 99 %，二者混合时的质量分数分别为90 %和10 %.溅射制备ITO样品之前，将设备真空度抽至5×10-4Pa后通入99.99%的高纯氩气作为工作气体，并先采用氩等离子体对玻璃衬底表面清洗5min，然后再预溅射10min以清洁靶材表面和稳定系统，提高沉积ITO薄膜样品的质量.实验时，衬底与靶材之间的距离为70mm，溅射功率为90W，工作气压为0.3Pa，镀膜时间为20min，生长温度为400～550K.

1.3样品表征

利用X-射线衍射仪(BrukeradvanceD8型，德国Bruker公司)对ITO薄膜样品进行晶体结构测试分析，测试时使用CuKα射线源(波长 λ=0.15406nm)，采用θ-2θ连续扫描方式，扫描速度为10°/min，扫描步长为0.0164 °，扫描范围为20°≤2θ ≤70°，工作电压为40kV，工作电流为40mA.使用X-射线光电子能谱仪(VGMultilab2000型，美国ThermoElectron公司)对薄膜样品进行XPS测试分析，测试时本底真空度为2.0×10-6Pa，X射线源为单色AlKα射线源(hν =1486.60eV)，采用C1s结合能(284.60eV)作为内标，对所有测试谱峰进行荷电校正.所有测试在室温条件下完成.

2结果与讨论

2.1薄膜的晶体结构和择优取向性质

图1为不同生长温度时ITO薄膜样品的XRD图谱，由图可见，在2θ为20° ～70°的扫描范围内，所有的ITO薄膜样品在峰位2θ为21.3 °、30.2 °、35.0 °、50.5 °和60.0 °附近都出现了衍射强度较大的5个特征峰.经过比对In2O3的标准PDF卡片(JCPDS71-2195)可知，这5个衍射峰分别与In2O3的(211)、(222)、(400)、(440)和(622)晶向相吻合，因此所制备的ITO样品均为多晶薄膜，并具有In2O3体心立方铁锰矿晶体结构[22,23].同时图1的XRD图谱中并没有出现单质Sn或Sn氧化物(SnO，SnO2)的特征峰，这说明Sn元素已经溶入到In2O3晶格中形成了固溶体[24,25].另外，从样品的XRD图谱还可以看出，生长温度对衍射峰位2θ的影响较小，而对各个晶向衍射强度的影响较大，特别是生长温度明显影响(211)、(222)和(400)等3个晶向的衍射强度，从而改变ITO薄膜样品的择优取向性质和结晶性能.为了评估ITO薄膜样品沿某一晶面(hkl)的择优取向程度，本文采用织构系数(TC(hkl))来定量表征样品沿不同晶面生长的取向度.织构系数TC(hkl)的计算公式如下[26]：

(1)

(1)式中，下标h、k、l表示Miller指数，TC(hkl)表示(hkl)晶面的织构系数，I(hkl)为ITO薄膜样品在(hkl)晶面的衍射峰积分强度，Ir(hkl)为标准In2O3粉未试样(JCPDS71-2195)在(hkl)晶面的衍射峰积分强度，N为计算时所取的衍射峰数目.TC(hkl)的数值越大，则表明薄膜中有更多的晶粒沿(hkl)晶面生长，其(hkl)晶面的择优取向越好[27].表1列出了不同生长温度时ITO薄膜样品的织构系数，由表可见，生长温度不仅影响了各个晶面的织构系数(TC(211)、TC(222)、TC(400)、TC(440)、TC(622))的大小，而且还决定了ITO薄膜的择优取向性能.当生长温度为400K时，样品的TC(211)值最大(2.2912)，ITO薄膜呈现出强烈的(211)择优取向性；当生长温度升高为450K时，样品的TC(400)值最大(1.3990)，ITO薄膜具有(400)晶面择优取向生长的特点；当生长温度继续升高到500K时，样品的TC(222)值最大(1.5097)，ITO薄膜表现出明显的(222)晶面择优取向生长特征，这是因为：与其它晶面相比，生长温度为500K时(222)衍射峰强度获得了更大幅度的提高，从而使其(222)晶面的择优取向程度显著加强，此时ITO薄膜样品的主晶向结构为In2O3主晶向结构.然而当生长温度进一步升高(>500K)时，样品虽然沿(222)晶面择优取向生长，但其TC(222)数值减小，因此ITO薄膜样品的(222)晶面择优取向程度降低、结晶质量退化.Kim等人[28]和Terzini等人[29]也有类似的结果报道.

图1　ITO薄膜样品的XRD图谱Fig. 1　XRD patterns of the ITO samples

温度/KTC(211)TC(222)TC(400)TC(440)TC(622)4002.29120.28640.60700.87350.94194501.32531.13861.39900.78280.35425001.23751.50971.32940.46710.45635501.25671.33321.32410.52910.5570

图2为生长温度500K时所制备ITO薄膜样品的XPS能谱图，从图2(a)全扫描谱可以看到，ITO样品中除了应有的O、Sn、In元素之外，同时还存在杂质元素C，这可能是由于在ITO薄膜样品制备过程中存在碳污染或样品在空气中吸附了CO2所造成的[30,31].图2(b)为In3d的XPS精细谱，可见In3d由In3d5/2和In3d3/2双峰组成，其结合能(BE)分别为444.31eV和451.95eV，峰差约为7.64eV，该差值同金属In和InO的BE值相差较远、而与In2O3中In3+的BE值相吻合[28,31]，因此可以判断所制备ITO样品中In是以In3+的形式而存在的.图2(c)为Sn3d的XPS精细谱，从图中明显看出，Sn3d由Sn3d5/2和Sn3d3/2两个峰所组成的，Sn3d5/2的BE值为485.82eV，而Sn3d3/2的BE值为494.31eV，它们二者的BE差值为8.49eV，其BE差同金属Sn和SnO的结合能相差甚远，而与Sn2O3中Sn4+的结合能BE完全吻合[29,31]，这一结果表明ITO薄膜中Sn是以Sn4+的形式存在的，所制备的样品为锡掺杂氧化铟薄膜.图2(d)为O1s的XPS精细谱，由图可以看出，O1s包含两种不同的化学状态.通过对O1s谱峰进行Gauss拟合表明：O1s可以分解为OI和OII两个峰，其BE值分别为530.34eV和532.32eV，这两种结合态峰谱分别对应于O-In键和O-C、O-H及(O2)2-键[31]，它们之间的峰差约为1.98eV.根据文献[32]，薄膜中O1s的这两种状态对应了ITO薄膜中O所处的不同化学状态，即氧充足和氧缺乏.对于TCO半导体薄膜来说，氧缺乏状态意味着氧空位的数目，而氧空位数目则直接与薄膜中载流子浓度的大小密切相关.众所周知，一个氧空位将提供2个自由电子并在能带结构中引入施主杂质能级，可见O1s中OII所占的比例越高，那么TCO半导体薄膜的导电性能也就越好.上述XPS测试分析表明：在ITO薄膜样品中，In和Sn与O的结合是以In2O3和SnO2的形式存在的，其结果与XRD表征完全一致.

图2　生长温度为500 K时所制备ITO样品的XPS能谱图Fig. 2　XPS spectra of the ITO sample prepared at growth temperature of 500 K

2.2薄膜的晶粒尺寸和结构参数

ITO薄膜样品的晶粒尺寸(D)可以根据Debye-Scherrer公式[33,34]计算：

(2)

(2)式中，θ为所计算晶面的Bragg角，β为对应衍射峰的半高宽， λ为XRD测试时的X射线波长.ITO薄膜样品的晶面间距(d)通过Bragg方程[35]计算获得：

(3)

由于ITO为体心立方结构，相应的晶格常数(a)可由如下公式估算[36]：

a=d(h2+k2+l2)1/2.

(4)

基于XRD分析数据，利用公式(2)～(4)可以得到所有ITO薄膜样品的晶粒尺寸D，晶面间距d和晶格常数a.

图3为ITO薄膜样品晶粒尺寸D随生长温度而变化的关系曲线，可以看出，生长温度对晶粒尺寸D具有显著性影响.随着生长温度的增加，样品的晶粒尺寸D呈现出先增后减的变化趋势.当生长温度从400K增加至500K时，ITO样品的晶粒尺寸D逐渐增大，而当生长继续增加至550K时，其晶粒尺寸D却迅速减小.可见，当生长温度为500K时，ITO薄膜的晶粒尺寸D最大，约为52.8nm.这是因为适当提高沉积ITO薄膜的生长温度时，能够使溅射出来的粒子更容易形成小岛或者更进一步产生小岛并联，从而致使薄膜的晶粒尺寸增大.

图3　ITO薄膜样品的晶粒尺寸Fig.3　The values of D for the ITO samples

图4和图5分别为ITO薄膜样品晶面间距d和晶格常数a随生长温度而变化的关系曲线，由图可见，晶面间距d和晶格常数a与生长温度密切相关，它们都随生长温度的升高而先减后增，当生长温度为500K时，ITO薄膜样品的晶面间距d和晶格常数a均最小，分别为0.2945nm和1.0206nm，其数值与标准试样(JCPDS71-2195)的数据(d0=0.2923nm，a0=1.0126nm)基本一致[37,38].

图4　ITO薄膜样品的晶面间距Fig. 4　The values of D for the ITO samples

图5　ITO薄膜样品的晶格常数Fig. 5　The values of a for the ITO samples

根据ITO薄膜样品的Bragg角 、半高宽β和晶粒尺寸D，其晶格应变(ε0)可以通过公式(5)计算[39]：

(5)

同时ITO薄膜样品的位错密度(δ0)也可由D、a和ε0并根据公式(6)计算得到[40]：

(6)

图6和图7分别为ITO薄膜样品晶格应变ε0和位错密度δ0随生长温度而变化的关系曲线，可以看出，生长温度在400～550K范围内变化时，ITO薄膜样品的晶格应变ε0值为1.226×10-3～2.903×10-3，对应的位错密度δ0值为3.409×1014～1.905×1015m-2，可见生长温度对ε0和δ0均具有比较明显的影响，生长温度增加时，它们都表现为先增后减的变化趋势.当生长温度为500K时，ITO样品的晶格应变ε0和位错密度δ0均为最小值，分别是1.226×10-3和3.409×1014m-2.由于薄膜内部应力与其应变成正比[41]，因此生长温度为500K时ITO薄膜样品的内部应力也最小.

图6　ITO薄膜样品的晶格应变Fig. 6　The values of ε0for the ITO samples

图7　ITO薄膜样品的位错密度Fig. 7　The values of δ0the ITO samples

3结语

采用In2O3:SnO2(90 % : 10 %)陶瓷靶为溅射靶材，利用射频磁控溅射技术在普通玻璃衬底上制备了ITO薄膜样品，基于XRD和XPS测试表征，研究了生长温度对ITO样品结晶性质和微结构性能的影响.实验结果表明：所有ITO样品均为体心立方的多晶结构薄膜，并且生长温度对样品生长特性及其微结构性能具有较为明显的影响.生长温度逐渐升高时，ITO薄膜的织构系数TC(222)和晶粒尺寸D先增大后减小，而晶面间距d、晶格常数a、晶格应变ε0和位错密度δ0则先减小后增大.当生长温度为500K时，ITO样品的织构系数TC(222)最高(1.5097)、晶粒尺寸最大(52.8nm)、晶格应变最小(1.226×10-3)、位错密度最低(3.409×1014m-2)，所制备的ITO薄膜具有强烈的(222)晶面择优取向生长特性和最好的微结构性能.

参考文献

[1]ChoiKH,KimJ,NohYJ,etal.Agnanowire-embeddedITOfilmsasanear-infraredtransparentandflexibleanodeforflexibleorganicsolarcells[J].SolarEnergyMaterials&SolarCells, 2013, 110: 147-153.

[2]ZhongZY,JiangYD.Surfacemodificationandcharacterizationofindium-tinoxidefororganiclight-emittingdevices[J].JournalofColloidInterfaceScience, 2006, 302 (2): 613-619.

[3]MengLJ,GaoJ,SilvaRA,etal.EffectoftheoxygenflowonthepropertiesofITOthinfilmsdepositedbyionbeamassisteddeposition(IBAD) [J].ThinSolidFilms, 2008, 516 (16): 5454-5459.

[4]SenthilkumarV,VickramaP,JayachandranM,etal.Structureandopticalpropertiesofindiumtinoxide(ITO)thinfilmswithdifferentcompositionspreparedbyelectronbeamevaporation[J].Vacuum, 2010, 84 (6): 864-869.

[5]PflummC,KarnutschC,GerkenM,etal.Parametricstudyofmodalgainandthresholdpowerdensityinelectricallypumpedsingle-layerorganicopticalamplifierandlaserdiodestructures[J].IEEEJournalofQuantumElectronics, 2005, 41 (3): 316-336.

[6]VillarID,ZamarreňoCR,HernaezM,etal.GenerationofsurfaceplasmonresonanceandlossymoderesonancebythermaltreatmentofITOthin-films[J].Optics&LaserTechnology, 2015, 69: 1-7.

[7]VijayalakshmiK,RavidhasC,PillayVV,etal.InfluenceofdepositionparametersandheattreatmentontheNO2sensingpropertiesofnanostructuredindiumtinoxidethinfilm[J].ThinSolidFilms, 2011, 519 (10): 3378-3382.

[8]李襄宏. 新型钌(II)三联吡啶配合物的合成及光电性质 [J]. 中南民族大学学报(自然科学版), 2008, 27 (1): 14-17.

[9]ChenA,ZhuK,ZhongH,etal.AnewinvestigationofoxygenflowinfluenceonITOthinfilmsbymagnetronsputtering[J].SolarEnergyMaterals&SolarCells, 2014, 120 (PartA): 157-162.

[10]顾锦华, 钟志有, 何 翔, 等. 有机太阳能电池内部串并联电阻对器件光伏性能的影响 [J]. 中南民族大学学报(自然科学版), 2009, 28 (1): 57-61.

[11]ZhongZY,JiangYD.Surfacetreatmentsofindium-tinoxidesubstratesforpolymerelectroluminescentdevices[J].PhysicaStatusSolidiA, 2006, 203 (15): 3882-3892.

[12]AleksandrovaM,KurtevN,VidekovV,etal.MaterialalternativetoITOfortransparentconductiveelectrodeinflexibledisplayandphotovoltaicdevices[J].MicroelectronicEngineering, 2015, 145: 112-116.

[13]ChoH,YunY-H.Characterizationofindiumtinoxide(ITO)thinfilmspreparedbyasol-gelspincoatingprocess[J].CeramicsInternational, 2011, 37 (2): 615-619.

[14]RajES,ChoyKL.Microstructureandpropertiesofindiumtinoxidefilmsproducedbyelectrostaticsprayassistedvapourdepositionprocess[J].MaterialsChemistryandPhysics, 2003, 82 (3): 489-492.

[15]DaiL,ChenXL,JianJK,etal.FabricationandcharacterizationofIn2O3nanowires[J].AppliedPhysicsA, 2002, 75 (6): 687-689.

[16]姜 辛, 孙 超, 洪瑞江, 等. 透明导电氧化物薄膜 [M]. 北京: 高等教育出版社, 2008.

[17]KhondokerMAH,YangSY,MunSC,etal.FlexibleandconductiveITOelectrodemadeoncellulosefilmbyspin-coating[J].SyntheticMetals, 2012, 162 (21-22): 1972-1976.

[18]ZhangW,ZhuG,ZhiL,etal.Structural,electricalandopticalpropertiesofindiumtinoxidethinfilmspreparedbyRFsputteringusingdifferentdensityceramictargets[J].Vacuum, 2012, 86 (8): 1045-1047.

[19]ChoH,YunY-H.Characterizationofindiumtinoxide(ITO)thinfilmspreparedbyasol-gelspincoatingprocess[J].CeramicsInternational, 2011, 37 (2): 615-619.

[20]RajES,ChoyKL.Microstructureandpropertiesofindiumtinoxidefilmsproducedbyelectrostaticsprayassistedvapourdepositionprocess[J].MaterialsChemistryandPhysics, 2003, 82 (3): 489-492.

[21]IljinasA,MockeviiusI,AndruleviiusM,etal.GrowthofITOthinfilmsbymagnetronsputtering:OESstudy,opticalandelectricalproperties[J].Vacuum, 2009, 83 (Supplement1):S118-S120.

[22]顾锦华, 钟志有, 何 翔, 等. 等离子体处理影响有机光伏电池阳极表面性能的研究 [J]. 中南民族大学学报(自然科学版), 2011, 30 (1): 70-74.

[23]BriggsD.HandbookofX-rayandultravioletphotoelectronspectroscopy[M].London:Heyden&SonLtd., 1977.

[24]TerziniE,ThilakanP,MinariniC.PropertiesofITOthinfilmsdepositedbyRFmagnetronsputteringatelevatedsubstratetemperature[J].MaterialsScienceandEngineeringB, 2000, 77 (1): 110-114.

[25]ParkJ-O,LeeJ-H,KimJ-J,etal.CrystallizationofindiumtinoxidethinfilmspreparedbyRF-magnetronsputteringwithoutexternalheating[J].ThinSolidFilms, 2005, 474 (1-2): 127-132.

[26]RaoTP,KumarMCS.PhysicalpropertiesofGa-dopedZnOthinfilmsbyspraypyrolysis[J].JournalofAlloysandCompounds, 2010, 506 (2): 788-793.

[27]ValleGG,HammerP,PulcinelliSH,etal.TransparentandconductiveZnO:Althinfilmspreparedbysol-geldip-coating[J].JournaloftheEuropeanCeramicSociety, 2004, 24 (4): 1009-1013.

[28]KimY-S,ParkY-C,AnsariSG,etal.Effectofsubstratetemperatureonthebondedstatesofindiumtinoxidethinfilmsdepositedbyplasmaenhancedchemicalvapordeposition[J].ThinSolidFilms, 2003, 426 (1-2): 124-131.

[29]TerziniE,ThilakanP,MinariniC.PropertiesofITOthinfilmsdepositedbyRFmagnetronsputteringatelevatedsubstratetemperature[J].MaterialsScienceandEngineeringB, 2000, 77 (1): 110-114.

[30]顾锦华, 钟志有, 何 翔, 等. 等离子体处理影响有机光伏电池阳极表面性能的研究 [J]. 中南民族大学学报(自然科学版), 2011, 30 (1): 70-74.

[31]BriggsD.HandbookofX-rayandultravioletphotoelectronspectroscopy[M].London:Heyden&SonLtd., 1977.

[32]FanJCC,GoodenoughJB.X-rayphotoemissionspectroscopystudiesofSn-dopedindium-oxidefilms[J].JournalofAppliedPhysics, 1977, 48 (8): 3524-3531.

[33]GuJH,LongL,LuZ,etal.Optical,electricalandstructuralpropertiesofaluminum-dopednano-zincoxidethinfilmsdepositedbymagnetronsputtering[J].JournalofMaterialsScience-MaterialsinElectronics, 2015, 26 (2): 734-741.

[34]李金林, 龚 渺, 赵福真, 等. 原位水热法合成介孔LaCoO3/MCF催化剂用于CO氧化反应 [J]. 中南民族大学学报(自然科学版), 2016, 35 (1): 7-11.

[35]ZhangT,ZhongZ.Effectofworkingpressureonthestructural,opticalandelectricalpropertiesoftitanium-galliumco-dopedzincoxidethinfilms[J].MaterialsScience-Poland, 2013, 31 (3): 454-461.

[36]周 玉. 材料分析方法 [M]. 北京: 机械工业出版社, 2012.

[37]ChiouBS,HsiehST,WuWF.Depositionofindiumtinoxidefilmsonacrylicsubstratesbyradiofrequencymagnetronsputtering[J].JournaloftheAmericanCeramicSociety, 1994, 77 (7): 1740-1742.

[38]GinleyDS.Handbookoftransparentconductors[M].Springer, 2010.

[39]MatheswaranP,GokulB,AbhiramiKM,etal.ThicknessdependentstructuralandopticalpropertiesofIn/Tebilayerthinfilms[J].MaterialsScienceinSemiconductorProcessing, 2012, 15(5): 486-491.

[40]VenkatachalamS,RajendrakumarKRT,MangalarajD,etal.OptoelectronicpropertiesofZn0.52Se0.48/SiSchottkydiodes[J].Solid-StateElectronics, 2004, 48 (12): 2219-2223.

[41]ArivazhaganV,ParvathiMM,RajeshS.ImpactofthicknessonvacuumdepositedPbSethinfilms[J],Vacuum, 2012, 86 (10): 1092-1096.

PreparationandCrystallineCharacteristicsofIndium-Tin-OxideTCOThinFilms

Gu Jinhua1, Lu Zhou2, Long Lu2, Kang Huai2, Zhong Zhiyou2

(1CenterofExperimentTeaching,South-CentralUniversityforNationalities,Wuhan430074,China;2CollegeofElectronicInformationEngineering,South-CentralUniversityforNationalities,Wuhan430074,China)

AbstractThetransparentconductingoxide(TCO)thinfilmsofindium-tinoxide(ITO)weredepositedonglasssubstratesbymagnetronsputteringtechniqueusingasinteredceramictargetwithamixtureofSnO2andIn2O3.TheinfluenceofgrowthtemperatureonthecrystallinecharacteristicsandmirostructuralpropertiesofITOthinfilmswasanalyzedbyX-raydiffraction(XRD)andX-rayphotoelectronspectroscopy(XPS),respectively.Theresultsindicatethatthedepositedthinfilmsarepolycrystallineinnaturehavingacubicbixbyitetypecrystalstructure.Thecrystallineandmirostructuralpropertiesofthethinfilmsareobservedtobesubjectedtothegrowthtemperature.Withtheincrementofgrowthtemperature,thetexturecoefficientof(222)plane(TC(222))andgrainsize(D)riseinadvancethenfall,butthelatticestrain(ε0)anddislocationdensity(δ0)takeonaoppositetrend.Whenthegrowthtemperatureis500K,thedepositedITOsampleexhibitsthebestcrystallineandmicrostructuralproperties,withthehighestTC(222)of1.5097,thelargestDof52.8nm,thelowestε0of1.226×10-3andtheminimumδ0of3.409×1014m-2.

Keywordsindium-tinoxide;thinfilm;microstructure;crystalline

收稿日期2016-02-15

作者简介顾锦华(1972-), 女, 讲师,硕士, 研究方向: 光电子材料及其器件,E-mail:jinhwagu@163.com

基金项目湖北省自然科学基金资助项目(2011CDB418); 中南民族大学中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(CZW14019)

中图分类号O484

文献标识码A

文章编号1672-4321(2016)02-0091-06