论文部分内容阅读
锡掺杂氧化铟(Tin-doped indium oxide,简称ITO)存在两种晶型：立方铁锰矿结构(c-ITO)及六方刚玉结构(h-ITO)。ITO因其高的透光率及优良电性能被广泛应用于各类光电器件上。本文采用溶剂热法制得h-ITO粉体,共沉淀法及十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)辅助制得c-ITO粉体,常压氧气氛制备ITO靶材,研究两种粉体烧结及光电性能的差异,最后研究复合烧结助剂(Nb2O5-Bi2O3和ZnO-Bi2O3)含量和烧结温度对c-ITO粉体烧结行为、微观结构及电性能的影响。结果表明：c-ITO粉体的透射率及光学能隙宽度大于h-ITO粉体,室温370nm激发波长下c-ITO粉体光致发光的强度低于h-ITO。c-ITO粉体烧成靶材的电阻率相比于h-ITO粉体的烧结体更小且c-ITO粉体烧结后致密度更高。当烧结温度增大时,c-ITO烧成靶材的相对密度逐渐提高并在15500C时达到98.2%,由于在高温下h-ITO转变为c-ITO使原子的迁移被激活促进晶粒粗化过程出现更多的孔洞结构。h-ITO烧成的靶材相对密度先快速降低后稳定不变在1350-C时最大相对密度值为96.1%。当Nb2O5-Bi2O3含量从2wt.%增加到8wt.%及烧结温度从1350℃增大到1550℃时,样品的相对密度先增大后变小,电阻率先快速降低后缓慢变大。Nb2O5-Bi2O3含量为5wt.%,烧结温度为1450℃时,靶材相对密度最高为99.6%,电阻率达到最低值1.75×10-4Ω·cm。当Nb2O5-Bi2O3含量和烧结温度继续增加时,液相(Bi3Nb07)含量高晶粒生长过快,靶材中出现晶粒间的桥联和交错结构且施主杂质(Nb2O5)含量的继续增加使电性能变差。ZnO-Bi2O3从2wt.%增加到8wt.%时,c-ITO靶材相对密度逐渐增加,载流子浓度减少,电子迁移率升高,电阻率变小。由于生成的液相(Bi38ZnO58)促进传质,且ZnO的掺入会产生氧空位使促进晶界处的传质,ZnO-Bi2O3含量为8wt.%,烧结温度为1400℃时,c-ITO靶材相对密度最大为99.3%,最低电阻率为7.32×10-4Ω·cm。温度继续升高时,ZnO蒸汽压迅速增大引起剧烈升华,出现大量孔洞,晶界散射增强、靶材相对密度降低、电性能变差。