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氧化铟锡薄膜制备工艺及薄膜性能研究

作　者: 吴妲
导　师: 刘家祥
学　校: 北京化工大学
专　业: 材料学
关键词: ITO薄膜溶胶-凝胶法光电性能附着力
分类号: TB383.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

氧化铟锡（ITO）薄膜因为具有良好的导电性,对可见光透明,对红外光反射性强等特性,被广泛用于平面液晶显示、建筑用节能视窗、太阳能电池、轿车风挡、电磁辐射防护等方面。本文以锡的无机盐和金属铟为原料,分别通过有机法和无机法制备出ITO前驱物浆料,采用浸渍提拉法在玻璃基片上涂覆薄膜并经过热处理得到ITO薄膜样品。在ITO前驱物浆料的制备过程中,通过对有机体系、水解催化剂的选择及浆料中In³⁺浓度的调整来提高ITO薄膜的光电性能,使用硅烷偶联剂增强无机法制备的ITO薄膜在玻璃基片上的附着性能并探讨了机理;在涂覆工艺方面,讨论了涂覆层数、浸渍提拉速度等因素对薄膜电学性能的影响;分析了热处理时间、气氛与薄膜电学性能的关系。本实验采用四探针法测量薄膜的方电阻;透射电镜表征浆料的分散性能;扫描电镜表征薄膜的微观形貌;纳米划痕法评价薄膜与基材的附着性能;分光光度计仪器测量样品的透过率;X射线衍射仪表征薄膜的晶体结构。结果表明,在乙酰丙酮（2,4-戊二酮）有机体系中,用乙酸作催化剂,在无需真空干燥的条件下可制得均一稳定的ITO前驱物浆料。随着浆料中In³⁺浓度从0.1mol/L增大到0.3mol/L,所得到的薄膜电阻逐渐降低。偶联剂的作用使氧化铟锡薄膜通过O-Si-O的连接附着在玻璃基片上,即蹦げ阌氩阒湟约氨∧び牖涞慕缑嬗稍醇虻サ奈锢砦奖涑闪饲苛业幕?因此附着性能得到改善。硅烷偶联剂的引入,不影响ITO薄膜的晶型结构,薄膜晶体沿（222）平面方向择优生长;薄膜在390-780nm范围内平均光透过率从78.9%提高至83.6%,透过率随着波长的增加而增大。对比采用硅烷偶联剂对基片进行处理和将偶联剂添加到ITO前驱物浆料中两种方法发现,后者的作用效果更明显,薄膜剥离基片的临界载荷从4.16mN增大到6.20mN,增幅为49%。浆料涂覆工艺中,提拉速度越大,薄膜的电阻越小,并且随着涂覆次数的增加,薄膜的电阻呈现逐渐减小的趋势。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-13
第一章绪论  13-25
  1.1 透明导电薄膜研究概述  13-16
    1.1.1 ITO透明导电薄膜的结构  14
    1.1.2 ITO薄膜的光学性能与机理  14-15
    1.1.3 ITO薄膜的电学性能与导电机理  15-16
  1.2 ITO透明导电薄膜的制备方法  16-20
    1.2.1 物理气相沉积法  16-17
    1.2.2 化学气相沉积法  17-18
    1.2.3 水热法  18
    1.2.4 溶胶-凝胶法  18-20
  1.3 ITO薄膜在平板液晶显示器中的应用  20-23
    1.3.1 液晶显示的发展历程  20-22
    1.3.2 ITO透明导电薄膜在TFT-LCD手机显示屏中的应用  22
    1.3.3 ITO透明导电薄膜在OLED中的应用  22-23
  1.4 存在的问题和发展趋势  23
  1.5 论文选题的立论、目的和意义  23-24
  1.6 本课题的主要研究内容  24-25
第二章实验方案及测试方法  25-33
  2.1 实验方案  25-26
  2.2 实验原料  26-27
  2.3 实验仪器  27-28
  2.4 测试表征方法  28-33
    2.4.1 四探针法测量薄膜的方电阻  28-29
    2.4.2 透射电镜表征浆料的分散性能  29
    2.4.3 扫描电镜表征薄膜的微观形貌  29-30
    2.4.4 纳米划痕法评价薄膜与基材的附着性能  30-31
    2.4.5 分光光度计仪器测量样品的透过率  31
    2.4.6 X射线衍射仪表征薄膜的晶体结构  31-33
第三章实验结果分析  33-51
  3.1 有机法制备ITO前驱物浆料  33-36
    3.1.1 有机体系的选择  33-34
    3.1.2 水解催化剂的选择  34-35
    3.1.3 关于浆料浓度的讨论  35-36
  3.2 无机法制备ITO前驱物浆料  36-46
    3.2.1 无机法制备ITO前驱物浆料  36
    3.2.2 提高薄膜附着力的方法  36-39
    3.2.3 偶联剂对薄膜附着力性能的影响  39-42
    3.2.4 偶联剂对ITO薄膜结构的影响  42-44
    3.2.5 偶联剂对ITO薄膜导电性能的影响  44
    3.2.6 偶联剂对ITO薄膜导透光性能的影响  44-46
  3.3 涂覆工艺  46-47
  3.4 热处理  47-51
第四章结论  51-53
参考文献  53-57
致谢  57-59
研究成果及发表的学术论文  59-61
作者和导师简介  61-62
  作者简介  61
  导师简介  61-62
北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  62-63

氧化铟锡薄膜制备工艺及薄膜性能研究

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