学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

FTO和ITO薄膜在模拟环境介质中的光电性能稳定性及影响机理研究

作　者: 吴回君
导　师: 张玉勤
学　校: 昆明理工大学
专　业: 材料学
关键词: FTO薄膜 ITO薄膜模拟介质溶液光电性能稳定性腐蚀机理
分类号: TB383.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 91次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

金属氧化物透明导电(transparent and electrically conductive oxide,简称TCO)薄膜由于具有电阻率非常低(一般可达10-3-10-4Ω·cm)和对可见光几乎透明(透过了可达80%以上)、化学稳定性好、制备工艺简单等优异的物化特性,因而在平板显示器、太阳能电池、透明电磁屏蔽和抗静电装置、电阻式触摸屏以及生物传感器等方面得到了广泛的应用,其中氟掺杂氧化锡(F-doped tin oxides,简称FTO)薄膜和铟掺杂氧化锡(Indium doped tin oxides,简称ITO)薄膜是在上述元器件中目前应用最多的两类透明导电薄膜电极材料。近年来,随着微电子工业技术的不断应用与发展,越来越多的薄膜电子元器件根据实际工作条件需要在一些苛刻环境中使用,如潮湿水汽环境、高温低温环境、化学工业环境以及一些特殊需求的环境等。尽管这些元器件在使用过程中表面大多都涂覆有保护涂层或封装材料,然而由于介质溶液中离子具有极强的腐蚀穿透能力,可能会穿透保护层而对里层的薄膜材料产生腐蚀现象,使得薄膜材料的物化特性发生变化。腐蚀严重时,会导致电子元器件出现性能劣化或失效现象。作为在上述原件中使用最多的两类透明导电薄膜电极材料,FTO和ITO薄膜同样也面临着上述问题。因此,研究FTO和ITO薄膜在不同模拟环境介质中的光电性能稳定性及其劣化机理就具有非常重要的现实意义。基于上述背景,本论文采用NaCl、Na2SO4、NaOH、H2SO4溶液模拟了不同的环境介质,通过浸泡实验方法研究了FTO和ITO薄膜在上述环境中光学与电学性能的变化规律,进而通过电化学极化曲线及扫描电镜(SEM)等手段分析了薄膜的光电性能劣化机理及影响因素。根据FTO薄膜在上述四种溶液介质中的相对电阻变化值(△R/R)和可见光透过率随浸泡时间的变化规律可知,随着浸泡时间的延长薄膜的相对电阻变化值增大、透过率下降,表明薄膜的电学和光学性能均出现了劣化现象。而随着溶液温度的提高,薄膜的电学和光学性能劣化现象更为显著。FTO薄膜在四种溶液介质中光电性能稳定性在Na2SO4溶液中最好,而在NaOH溶液中最差。FTO薄膜的光学和电学性出现劣化的主要原因是由于溶液介质的腐蚀作用导致薄膜表面起始时形成的致密氧化物保护层遭到破坏,而在后续的腐蚀过程中难以再形成致密的保护层,无法对腐蚀的进一步进行产生阻止作用,电化学实验结果也验证了上述原因。与FTO薄膜相同,ITO薄膜在上述四种溶液介质中随着浸泡时间的延长也出现了薄膜的相对电阻变化值增大、透过率下降等性能劣化现象,而随着溶液温度的提高,薄膜的电学和光学性能劣化现象也更为显著。但与FTO薄膜不同,ITO薄膜的光电性能稳定性在NaOH溶液中最好,而在H2SO4溶液中最差。ITO薄膜在溶液介质中光学和电学性能出现的劣化的原因与FTO薄膜相同,也是由于薄膜表面起始时形成的致密氧化物保护层遭到腐蚀破坏,无法对腐蚀的进一步进行产生阻止作用。通过对比FTO和ITO两种薄膜在NaOH和H2S04溶液中光电性能稳定性对比可知,FTO在H2SO4溶液中光电性能稳定性优于ITO薄膜,而在NaOH溶液中的光电性能稳定性比ITO薄膜差。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-28
  1.1 金属氧化物透明导电薄膜的研究与发展现状  10-12
  1.2 FTO薄膜的研究现状  12-15
    1.2.1 氧化基透明导电薄膜  12-13
    1.2.2 FTO薄膜的导电机理  13-14
    1.2.3 FTO薄膜的制备方法  14-15
  1.3 ITO薄膜的研究现状  15-20
    1.3.1 ITO薄膜的导电机理  16-17
    1.3.2 ITO薄膜的制备方法  17-20
  1.4 FTO和ITO薄膜的应用  20-26
  1.5 本论文的选题背景及意义  26-27
  1.6 论文研究的内容  27-28
第二章实验方法过程  28-36
  2.1 FTO和ITO薄膜的结构及光电性能  28-32
  2.2 FTO和ITO薄膜光电性能稳定性的检测与评价方法  32-34
  2.3 FTO和ITO薄膜腐蚀样品的制作过程  34-35
  2.4 FTO和ITO薄膜腐蚀实验过程  35-36
第三章 FTO薄膜在不同溶液中的光电稳定性及影响机理  36-49
  3.1 FTO薄膜在NaCl溶液中的光电稳定性及腐蚀机理  36-39
    3.1.1 FTO薄膜在NaCl溶液中的光电性能  36-38
    3.1.2 FTO薄膜在NaCl溶液中的腐蚀机理  38-39
  3.2 FTO薄膜在Na_2SO_4溶液中的电学稳定性及腐蚀机理  39-42
    3.2.1 FTO薄膜在Na_2SO_4溶液中的光电性能  39-41
    3.2.2 FTO薄膜在Na_2SO_4溶液中的腐蚀机理  41-42
  3.3 FTO薄膜在NaOH溶液中的光电稳定性及腐蚀机理  42-45
    3.3.1 FTO薄膜在NaOH溶液中的光电性能  42-44
    3.3.2 FTO薄膜在NaOH溶液中的腐蚀机理  44-45
  3.4 FTO薄膜在H_2SO_4溶液中的光电稳定性及腐蚀机理  45-49
    3.4.1 FTO薄膜在H_2SO_4溶液中的光电性能  45-47
    3.4.2 FTO薄膜在H_2SO_4溶液中的腐蚀机理  47-49
第四章 ITO薄膜在不同溶液中的光电稳定性及影响机理  49-62
  4.1 ITO薄膜在NaCl溶液中的光电稳定性及腐蚀机理  49-52
    4.1.1 ITO薄膜在NaCl溶液中的光电性能  49-51
    4.1.2 ITO薄膜在NaCl溶液中的腐蚀机理  51-52
  4.2 ITO薄膜在Na_2SO_4环境中的光电稳定性及腐蚀机理  52-55
    4.2.1 ITO薄膜在Na_2SO_4溶液中的光电性能  52-54
    4.2.2 ITO薄膜在Na_2SO_4溶液中的腐蚀机理  54-55
  4.3 ITO薄膜在NaOH溶液中的电学稳定性及腐蚀机理  55-59
    4.3.1 ITO薄膜在NaOH溶液中的光电性能  55-57
    4.3.2 ITO薄膜在NaOH溶液中的腐蚀机理  57-59
  4.4 ITO薄膜在H_2SO_4中的光电稳定性及腐蚀机理  59-62
    4.4.1 ITO薄膜在H_2SO_4溶液中的光电性能  59-61
    4.4.2 ITO薄膜在H_2SO_4溶液中的腐蚀机理  61-62
第五章 FTO和ITO薄膜在不同溶液的光电稳定性及影响机理  62-67
  5.1 FTO和ITO薄膜在NaOH溶液中的光电稳定性及腐蚀机理  62-65
  5.2 FTO和ITO薄膜在H_2SO_4溶液中的光电稳定性及腐蚀机理  65-67
第六章结论  67-68
致谢  68-70
参考文献  70-74
附录A 攻读硕士期间发表论文及参与科研项目  74

FTO和ITO薄膜在模拟环境介质中的光电性能稳定性及影响机理研究

内容摘要

全文目录

相似论文