● 摘要
透明导电氧化物（TCO）薄膜由于具有良好的导电性和可见光区的透过性而广泛被应用于平板显示器件和太阳能电池等领域。钨掺杂氧化铟(In2O3 :W, IWO)薄膜因其具有较高的载流子迁移率、较低的载流子浓度，从而在可见光及近红外光区拥有高透过率的同时保持优良的导电性能。本文使用射频磁控溅射技术和氧化铟钨陶瓷靶在常温条件下制备IWO（钨掺杂氧化铟）透明导电氧化物薄膜，拓宽了IWO薄膜与非耐高温材料的结合。通过XRD、XPS、SEM、傅里叶红外光谱及霍尔效应等多种检测方法，研究了各种薄膜制备的工艺参数对IWO薄膜的晶体构型、表面形貌、元素构成、不同波段光学透过率及薄膜的电学性能的影响，并阐述了它们之间的内在联系和微观机理。实验制备出了最低电阻率为3.1×10-4Ω•cm，载流子浓度为8.9×1020cm-3，载流子迁移率为21cm2V-1s-1，可见光平均透射率约为85%，在400nm到2200nm的范围内平均透射率大于78%的IWO薄膜样品。普通TCO薄膜表面规则平整，对光线的镜面反射作用较强，未对入射光线进行有效利用。本文利用聚苯乙烯（PS）微球模板法结合常温射频磁控溅射技术，通过在原有IWO薄膜表面加镀本体微网格，改变原有薄膜表面形貌，降低了镜面反射率，增加了漫反射率，提高了光线入射薄膜的次数，从而提高了薄膜的光电性能。通过对本体微网格修饰过IWO薄膜的表面形貌、不同波段光学透过率、不同波段光学漫反射率及薄膜的电学性能进行检测，分析了薄膜表面的本体微网格结构对薄膜光电性能的影响，阐述了表面本体微网格结构对薄膜的作用机理。得到样品最低电阻率为2.35×10-4Ω•cm，载流子浓度为11.7×1020cm-3，载流子迁移率为22.5cm2V-1s-1，可见光平均透射率约为78%，在400nm到2200nm的范围内平均透射率大于70%，漫反射率平均在5%以上。以上参数较原有IWO薄膜的变化：电学性能提高15%以上，光学透过率下降在8%以内，而漫反射率提高150%以上。