ITO薄膜成份的深度分布和相构造XPS分析.docx

ITO薄膜成份的深度分布和相构造XPS分析 用EscaLab 2202IXL 型X射线光电子谱仪(XPS)对最正确工艺制备出的ITO 薄膜的相构造和结合状态开展分析, 该XPS 的X 射线类型为Al Kα(148616eV) ,X射线功率为300W,采用Ar + 离子束对样品表面开展扫描刻蚀,束流强度为1μA ,束流密度为100μA/ cm2 ,扫描面积为3cm ×3cm ITO 薄膜成份的深度剖面分布 经过6 个多小时的扫描刻蚀,得到图8 所示的ITO 薄膜成份的深度分布结果 图8 ITO 膜的XPS 深度剖面分析 由图可见,从薄膜表面直到ITO 膜与玻璃基底的界面为止,薄膜中的O、In、Sn 的原子百分数之比基本保持不变,说明制备工艺稳定可靠根据渐进因子分析法 ,可以计算出InSnOx 薄膜中的原子组分接近In2O3 、SnO2 的化学计量比,含量分别在85%以上和5.8%左右此外,C 峰一直存在,在薄膜表面较高,原子百分浓度到达44.3 % ,含量在5%以内其原因很可能是扩散泵返油或真空室内的传动机构的润滑油所致 ITO 薄膜的相构造分析 为了得到薄膜的相构造,对样品分别在480eV～498eV 和440eV～458eV 能量范围内开展了窄程扫描,得到了图9 和图10 的扫描结果,横坐标为轨道电子结合能,纵坐标为X光电子强度。

图9 ITO 薄膜中SnO2的XPS 谱 图10 ITO薄膜中In2O3的XPS谱 图9 说明:薄膜中的Sn3 d5/ 2 的峰值结合能为48614eV ,它与标准SnO2 的X 光电子峰值一致,因此,在InSnOx 薄膜中Sn 以SnO2 相存在图10 说明:薄膜中的In3 d5/ 2 的峰值结合能为445.1eV ,它与标准In2O3 的X 光电子峰值接近,因此,可以确定在InSnOx 薄膜中In 以In2O3 相存在结果说明薄膜中没有铟锡低价化合物,其光电性能应能满足多种应用要求 磁控溅射陶瓷靶制备ITO 薄膜,其光电性能受制于几个主要工艺参数: ①基底加热温度,总的趋势是高比低好,但最正确点在300 ℃左右; ②氧含量,影响“工艺窗口”宽窄的关键参数,过高或过低都不行,最正确“工艺窗口”为(7～10) %; ③溅射电压,越低越好,考虑到维持放电的需要,实际宜取250V 左右 当这几个主要工艺参数皆位于最正确范围时,我们在尺寸为1000mm ×500mm ×5mm 的普通浮法玻璃基底上,制备出了光电性能最正确的ITO 薄膜,其可见光透过率全部超过了80 % , 在463.75nm 处到达87.94 % ,其表面电阻为18Ω。

另需要说明的是,与合金靶不同,陶瓷靶制备ITO 薄膜不需真空退火后处理工艺,但在溅射过程中添加水或氢有利于进一步改善薄膜光电性能 相关文章扩展阅读： ITO薄膜的磁控溅射关键工艺参数的优化 ITO薄膜成份的深度分布和相构造XPS分析 。