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研究生:鄭淵升
論文名稱:塑膠基板上沈積ITO薄膜之光電及機械性質研究
論文名稱(外文):The Optical、Electric and Mechanical Properties of Indium-Tin-Oxide Thin Films On Plastic Substrates
指導教授:黃振昌黃振昌引用關係甘炯耀
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:材料科學工程學系
學門:工程學門
學類:材料工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
中文關鍵詞:銦錫氧化物塑膠基板交流磁控濺鍍
外文關鍵詞:Indium tin oxidePlastic substrateRF magnetron sputtering
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本論文主要探討利用RF磁控濺鍍法在塑膠基板上鍍覆透明導電膜(ITO)之性質,並與玻璃基板做比較。塑膠本質上與玻璃具有很大差異,如在耐熱及熱膨脹係數上無法與玻璃相比,塑膠基板與ITO的熱膨脹係數差異會造成薄膜熱應力問題,使得在濺鍍時會造成ITO薄膜破裂;而耐熱性的不足會造成導電性不佳。為解決薄膜熱應力的問題,可先在塑膠基板上鍍上一層似非晶質ITO再鍍上多晶ITO;這一層似非晶質ITO當作ITO與塑膠基板的緩衝層,可提高濺鍍溫度,進而提升ITO薄膜的導電性質。
實驗結果顯示,在濺鍍功率15W、濺鍍分壓2×10-2 torr、濺鍍時間20min可成長非晶質ITO薄膜,此薄膜為島狀(island)結構,可當做不錯的緩衝層。在濺鍍功率150W、濺鍍分壓4.5×10-3 torr、濺鍍時間4min可成長多晶ITO薄膜。在塑膠基板上若是直接鍍上多晶ITO則會因應力問題而造成薄膜破裂,若是先鍍上非晶質ITO當緩衝層(buffer layer)再鍍上多晶ITO則薄膜不會破裂,是因為緩衝層的島狀結構可有效的把應力分散掉使得殘留應力變小,其電阻係數可達4.88×10-4Ω-cm,在可見光範圍的穿透率可達80∼90%,而在玻璃基板上直接鍍上多晶ITO薄膜則不會應力的問題,其電阻係數可達4.32×10-4Ω-cm,在可見光範圍的穿透率可達80∼90%,若進一步在濺鍍時基板加溫或濺鍍後退火溫度在200℃以上,電阻係數可達1.13×10-4Ω-cm。
摘要 ……………………………………………………………………Ⅱ
誌謝 ……………………………………………………………………Ⅳ
目錄 ……………………………………………………………………Ⅴ
圖目錄 …………………………………………………………………Ⅷ
表目錄 …………………………………………………………………Ⅸ
第一章 緒論 ……………………………………………………………1
第二章 文獻回顧 ………………………………………………………3
2-1 ITO透明導電膜簡介 …………………………………….3
2-2 ITO透明導電膜特性 …………………………………….4
2-2-1 基本性質 …………………………………………4
2-2-2 光學性質 …………………………………………4
2-2-3 電性 ………………………………………………5
2-3 ITO透明導電膜之應用 ………………………………….9
2-4 ITO透明導電膜之製造方法 …………………………...12
第三章 實驗方法 ……………………………………………………..13
3-1 實驗流程 ……………………………………………….13
3-2 鍍膜製程 ……………………………………………….16
3-2-1 基板準備 ………………………………………..16
3-2-2 RF sputter deposition …………………………….17
3-2-3 濺鍍後退火處理 ………………………………..17
3-3 分析量測 ……………………………………………….18
3-3-1 薄膜厚度量測 …………………………………..18
3-3-2 電性量測 ………………………………………..18
3-3-3 光學性質量測 …………………………………..20
3-3-4 薄膜表面形貌及粗糙度量測 …………………..20
3-3-5 薄膜結構量測 …………………………………..21
第四章 結果與討論 …………………………………………………..23
4-1 機械性質分析 ………………………………………….23
4-1-1 基板種類對ITO薄膜應力之影響 ……………..23
4-1-2 塑膠基板厚度對ITO薄膜應力之影響 ………..24
4-1-3 濺鍍壓力及濺鍍功率對ITO薄膜表面形貌之影
響…………………………………………………25
4-1-4 緩衝層對塑膠基板上鍍覆ITO薄膜之影響 …..26
4-2 電性分析 ……………………………………………….34
4-2-1 氧分壓對ITO薄膜電阻之影響 ………………..34
4-2-2 濺鍍速率對ITO薄膜結構及電阻之影響 ……..35
4-2-3 退火對ITO薄膜結構及電阻之影響 …………..36
4-3 光學性質分析 ………………………………………….42
4-3-1 玻璃基板與塑膠基板對ITO薄膜穿透率之影
響…………………………………………………42
4-3-2 膜厚對ITO薄膜穿透率之影響 ………………..42
第五章 結論 …………………………………………………………..46
參考文獻 ………………………………………………………………48
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