AZO透明導電
薄膜技術近況發(fā)展與應用
]wuy_+$ ER{3,0U 近年來隨著
液晶顯示器與太陽能電池的發(fā)展，使得透明導電薄膜成為關鍵性
材料之一。因此，如何降低透明導電薄膜材料成本與提高薄膜材料的性能為目前的首要目標。所以在美國、歐洲與亞洲的研究學者都急欲發(fā)展出新一世代的透明導電薄膜材料。目前有幾種因素在加速驅動這新世代透明導電薄膜的誕生。首先是由於目前所常用的ITO透明導電薄膜材料其主要是應用在液晶顯示器與太陽能電池上，但近年來液晶顯示器與太陽能電池的需求大增。此外，觸控面板的成長性亦相當可觀。富士總研估計觸控面板2006年全球產值25.4億美金，2007年已達27億美金。此一新興電子產業(yè)的發(fā)展亦助長了ITO薄膜的使用，因而造成銦的價格在過去的三年中大幅成長，目前銦的價錢已經超過600USD/kg。因此開發(fā)具透光、導電特性之「非銦」材料，或許是解決銦供給不足的方法之一。這些因素促使發(fā)展新型之透明導電薄膜技術與材料，成為近年來眾多研究學者所欲突破的目標。
O hR1Jaed !|m9 | AZO(氧化鋁鋅)透明導電薄膜特性
Z] :BYX' 2#_38=K =@ 氧化鋅（Zinc Oxide, ZnO）屬於N型Ⅱ－Ⅵ族半導體材料，其結構為Wurzite hexagonal structure，屬於六方最密堆積。氧化鋅具有高熔點（1975℃）和極佳熱穩(wěn)定性，能溶於酸鹼，但不溶於水及酒精。氧化鋅光學能隙約為3.3 eV，大於可見光的能量，因此於可見光範圍內具有高穿透率。氧化鋅電阻值高，具有壓電效應，傳統(tǒng)應用於壓電材料上，另外亦可應用於表面聲波元件或是UV光發(fā)射器材料等。氧化鋅其電子傳導是由化學劑量比的偏差所產生的，由氧空缺（oxygen vacancies）及間隙型鋅原子（interstitial znic）之淺層受體能階（shallow donor levels）提供，氧化鋅的電阻較高，因此一般於透明導電薄膜的應用上，則會將其摻雜Ш族元素（鋁、鎵、銦等），使其導電特性提高，同時也增加其高溫穩(wěn)定性。因此提供適當量摻雜量的鋁，能夠使氧化鋅的導電性變佳。
g 3?U#7 i ]R_G{% 由於AZO透明導電薄膜其價格較為低廉，且不具毒性。因此在發(fā)展上具相當之優(yōu)異性。因此，沉積AZO薄膜技術的發(fā)展也相當多元化，目前沉積此薄膜主要有下列幾種技術：
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ljZ 脈衝雷射蒸鍍(Pulsed Laser Deposition；PLD)
rvwy~hO" s!6=|S S7 一般在鍍製ITO透明導電薄膜時，其最佳之靶材比例為5-10 % 的SnO2摻雜至 In2O3。但在AZO薄膜材料中其最佳之鋁之摻雜比例<5%，因此就AZO薄膜而言，所摻雜金屬元素的含量控制是相當重要的。PLD之實驗技術可確保薄膜成分與靶材成分比例的一致性。因此，將靶材比例控制在2-5%(Al:ZnO)來成長AZO薄膜，其薄膜的製程溫度為400℃，真空腔體的氧分壓為~10-3 Torr。
ui BTnG" mPVE?jnR^0 不同鋁含量下，AZO薄膜之電阻率與載子濃度之關析圖
D(r:}pyU =V^@%YIn (Ref: J. Crystal Growth 294 (2006) 427) 圖一顯示在不同鋁含量下，AZO薄膜的電阻率與載子濃度之關析圖。相較於只有ZnO時，載子濃度隨著Al含量的加入而增加至少兩個級數以上。但隨著鋁的含量增加超過2%以上，其載子濃度之大小又隨之下降。在2 %鋁的摻雜中其載子濃度之最大值為8×1020 cm-3。但在電阻率之特性方面受到兩種機制之影響，載子濃度(摻雜離子濃度)與霍爾移動率(氧的缺陷)。但此研究的氧分壓為一固定值，因此在霍爾移動率對電阻率的影響應該是有限的。在不同鋁含量時，AZO薄膜之最低電阻率~6×10-4Ω-cm也出現在鋁含量2%時。超過2%的鋁含量時，反而造成其電阻率的上升，其原因是過多的鋁造成其電子的傳遞被限制住了，亦或是過多的鋁含量造成AZO薄膜結構的缺陷，而使的鋁的化學劑量比並非以氧化鋁的方式存在，因而造成此AZO薄膜電阻率的增加，而在光穿透率方面其AZO薄膜在可見光區(qū)約是~80%。
9|!j4DS< ]RFdLV ? RF磁控式濺鍍法
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