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氧等离子体表面处理对ito薄膜的影响改善ito薄膜电学性能

氧等离子体表面处理对ito薄膜的影响改善ito薄膜电学性能:
铟锡氧化物(ito)作为一种重要的透明半导体材料,不仅具有稳定的化学性质,而且具有优良的透光性和导电能力,因此在光电子工业中得到了非常广泛的应用。ito的导带主要由in和sn的5s轨道组成,而价带则是氧的2p轨道占主导地位,氧空位及sn取代掺杂原子构成施主能级并影响导带中的载流子浓度,ito由于沉积过程中在薄膜中产生氧空位和sn掺杂取代而形成高度简并的n型半导体,其费米能级er位于导带底ec之上,从而具有很高的载流子浓度和较低的电阻率。
另外, ito的光学带隙较宽,因此它对可见光和近红外光都具有很高的透过率。由于ito薄膜具有上述性质,所以它被广泛应用于光伏电池、电致发光、液晶显示、传感器和激光器等光电器件中。,ito属于非化学计量学,化合物,沉积条件、后处理工艺和清洗方法等因素都将明显影响其表面性能,特别是其表面的表面形态和化学组分,从而影响ito薄膜与有机层之间的界面特性,并进而影响器件的光电性能。
因此商用ito导电玻璃用于制作器件之前,通常需要采用适当的方法对ito薄膜表面进行处理,通过改进其表面电学性能和表面形态来提高器件的性能。迄今为止,用于ito表面改性的方法可以分为干法处理和湿法处理两种类型。其中,氧等离子体表面处理干法处理通常采用各种电离气体等离子体对ito表面进行清洗,来去除其表面污染、改善其表面形态;而湿法处理则通过不同的有机溶剂在ito表面键合新的基团,以达到对其表面进行改性的目的。
采用氧等离子体处理对ito阳极进行表面改性,处理前后ito薄膜化学组分、晶体结构、透光性能和方块电阻的变化可以看出,未处理的ito表面含有碳元素相关的残余污染物,而经过等离子体处理后,其肩峰强度得到了明显减小,这说明氧等离子体表面处理有效去除ito表面上的有机污染物。等离子体处理在降低了ito表面的碳浓度的同时,提高了ito表面的氧浓度,而改善了ito表面的化学组分,这对于提高ito的功函数、改善器件性能是非常重要的。另外, 采用四探针方法测试处理前后ito样品的方块电阻,发现等离子体处理能够降低ito电极的方块电阻,有利于器件性能的改善。
综上所述,在几乎不改变ito薄膜晶体结构和光学透过率的条件下,氧等离子体表面处理不仅降低了ito的方块电阻,而且改善了ito表面的化学组分、提高了ito的功函数,从而优化了ito阳极的物理性能。等离子体表面改性有利于提高有机太阳能电池的能量转换效率、改善器件的光伏性能,对于提高有机光伏电池的短路电流、填充因子和能量转换效率都具有重要的作用。
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