本研究利用共析出法及溶劑熱法成功致被摻雜鈦與鋅離子之氧化銦錫粉末，摻雜濃度分別為4at%、6at%及8at%，並探討摻雜對粉體光學及電學性質影響。由XRD繞射分析知摻雜元素不會改變氧化銦錫晶體結構。經由溶劑熱處理後，粉體氧空缺增加形成淡藍或深藍色。由全光譜儀分析知，摻雜鈦及鋅離子會增加其能隙，呈現出藍移的趨勢。由霍爾電壓分析知，載子濃度隨摻雜量提升而上升，遷移率則是相反；摻雜鈦及鋅離子對導電率沒有明顯影響。

The present study has been successful prepared the Ti and Zn -doped ITO powders by the methods of co-precipitation and solvothermal, and the doping concentration are 4at%, 6at%, and 8at%. The effects of doped-elements and content on the optical and electricity properties of ITO powders were investigated. By XRD diffraction analysis, we know that the doped-elements would not change the crystal structure of indium tin oxide. The band-gap energy of Ti and Zn -doped ITO powders tended to increase and then the spectrums appeared the trends of blue-shifted by UV-Visible-NIR spectrophotometer. With the increment of the doping concentration, the carrier concentration increased and the mobility decreased. The Ti and Zn –doped ITO powders have no significant effect on the conductivity.

目錄
壹、	導論	1
1.1前言	1
1.2文獻回顧	2
1.2.1氧化銦錫(ITO)介紹	2
1.2.1.1 ITO晶體結構	2
1.2.1.2 ITO導電性質	3
1.2.1.3 ITO光學性質	5
1.2.2 ITO粉末製備	7
1.2.2.1共析出法(co-precipitation)	7
1.2.2.2固相反應法(solid state reaction)	7
1.2.2.3溶膠凝膠法(sol–gel method)	9
1.2.2.4水熱法hydrothermal mrthod(溶劑熱法 solvothermal method)	10
1.2.3 ITO成膜方式	11
1.2.3.1浸泡式塗佈(Dip Coating)	11
1.2.3.2旋轉塗佈(Spin Coating)	11
1.2.3.3 RF磁控濺鍍(sputting)	12
1.2.4 ITO粉體分散	13
1.2.4.1粉體分散原理	13
1.2.4.2分散方法	14
1.2.5 ITO粉末燒結	16
1.3 研究目的及動機	16
貳、	實驗設計	18
2.1 實驗材料與設備	18
2.1.1實驗材料	18
2.1.2儀器設備	19
2.2實驗步驟	20
2.2.1 ITO粉體製作	20
2.2.2 溶劑熱法處理	20
2.2.3 ITO漿料製備	21
2.2.4 漿料成膜	21
2.2.5 ITO薄錠製作	21
2.3 儀器分析與原理	22
2.3.1 X光繞射分析	22
2.3.2霍爾電壓量測原理	23
2.3.3 粒徑分析儀	24
參、	結果與討論	25
3.1 ITO摻雜	25
3.2共析出合成	26
3.3ITO粉體煆燒	27
3.3.1 顏色變化	27
3.3.2 EDS分析	28
3.4溶劑熱法處理	29
3.4.1顏色轉變	29
3.4.2 X光繞射分析	30
3.5漿料性質	32
3.5.1漿料顏色與分散性	32
3.5.2粒徑分佈	34
3.6光學性質分析	37
3.6.1互補色效應	37
3.6.2紅移與藍移	38
3.6.3阻斷效應(Cut-off Effect)	44
3.7電學性質分析	45
3.7.1摻雜電學分析	45
肆、	結論	47
伍、	參考文獻	49

 
圖表目錄
圖 1.1：ITO晶格示意圖	3
圖 1.2：典型ITO 薄膜穿透率、反射率以及吸收率的光譜圖。	5
圖 1.3：固相反應法製備粉體流程圖…………………………………..8
圖 3.1：共析出合成示意圖；a.ph=1時溶液；b.ph=3時溶液；c.ph=7時溶液	26
圖 3.3：ITO摻雜(a)4at%(灰藍);(b)6at%(淡藍);(c)8at%(黃)Zn之顏色	28
圖 3.4：ITO摻雜Ti之EDS圖譜	28
圖 3.5：ITO摻雜Zn之EDS圖譜	29
圖 3.6：摻雜(a)4at%;(b)6at%;(c) 8at%; Ti 及摻雜(d)4at%;(e)6at%;(f) 8at% Zn之ITO顏色	29
圖 3.7：ITO摻雜4at%Ti與Zn之XRD圖譜	30
圖 3.8：ITO摻雜6at%Ti與Zn之XRD圖譜	31
圖 3.9：ITO摻雜8at%Ti與Zn之XRD圖譜	31
圖 3.10：ITO摻雜0at%Ti與Zn之XRD圖譜	32
圖 3.11：球磨前粉體於溶劑之沉降狀態	33
圖 3.12：摻雜(a)4at%;(b)6at%;(c)8at%;Ti 之ITO漿料呈現穩定懸浮狀態	33
圖 3.13：摻雜(a)4at%;(b)6at%;(c)8at%;Zn 之ITO漿料呈現穩定懸浮狀態	34
圖 3.14：ITO摻雜(a)4at%;(b)6at%;(c)8at% Ti之粒徑分佈	35
表 3.1：ITO摻雜(a)4at%;(b)6at%;(c)8at%;Ti之d10%,d50%,d90%粒徑大小	35
圖 3.15：ITO摻雜(a)4at%;(b)6at%;(c)8at% Zn之粒徑分佈	36
表 3.2：ITO摻雜(a)4at%;(b)6at%;(c)8at%;Ti之d10%,d50%,d90%粒徑大小	36
圖 3.16：互補色色環	37
圖 3.17：ITO摻雜Ti薄膜透光情形	38
圖 3.18：ITO摻雜Zn薄膜透光情形	38
圖 3.19：20wt%摻雜Ti之ITO薄膜之UV-vis光譜圖	40
圖 3.20：40wt%摻雜Ti之ITO薄膜之UV-vis光譜圖	41
圖 3.21：60wt%摻雜Ti之ITO薄膜之UV-vis光譜圖	41
圖 3.22：20wt%摻雜Zn之ITO薄膜之UV-vis光譜圖	42
圖 3.23：40wt%摻雜Zn之ITO薄膜之UV-vis光譜圖	42
圖 3.24：60wt%摻雜Zn之ITO薄膜之UV-vis光譜圖	43
表 3.3：ITO摻雜Ti元素比較表	43
表 3.4：ITO摻雜Zn元素比較表	44
表 3.5：ITO摻雜Ti紅外線阻斷波長	45
表 3.6：ITO摻雜Zn紅外線阻斷波長	45
表 3.7：ITO摻雜Ti載子濃度、載子遷移率及導電率	46
表 3.8：ITO摻雜Zn載子濃度、載子遷移率及導電率	46

[1]楊明輝，透明導電膜，藝軒圖書出版社。(2006)
[2]蔡宗典，”超薄ITO透明導電膜應用在觸控面板之研究”(2008)，中
央大學光電科學研究所
[3] A.J. Steckl and G. Mohammed, “The Effect of Ambient Atmosphere 
in the Annealing of Indium Tin Oxides Films”, J. Appl. Phys.,51(7),
3890-3895.1980.
[4]王畯閎，”氧化銦錫添加三氧化鎢薄膜之研究”(2007)，中央大學化
學工程與材料工程研究所
[5] M. Quaas,C. Eggsl , H. Wulff, “Structural studies of ITO thin films 
the Rietveld method”,Thin Solid Films 332, 277-281,1998.
[6]尹瑞蓮，”參雜離子對ITO光學性質影響” (2012)，淡江大學機械與
機電工程研究所
[7]蔡明倫，”ITO鍍膜於PET基板上之研究” (2005)，中央大學光電科
學研究所
[8]I.Hamberg,C.G.Granqvist,K.F.Berggren,B.E.Sernelius and 
L.Engstrom,”Band-gap widening in heavily Sageneto-Optical Kerr 
Rotation at Short Wavelengh in Sputtered Ag/TbFeCo Bilayer 
Films”,CNIN.PHY.LETT. Vol22,No.3(2005)701 
[9] Dr. Peter Hertel, ” The Drude Model” University of Osnabruck, 
Germany,2011
[10] S.M. Kim, K.H. Seo, J.H. Lee, J. J. Kim,H. Y. Lee and 
J.S.Lee,“Preparation and sintering of nanocrystalline ITO powders 
with different SnO2content”, Journal of the European Ceramic 
Society,26 (2006),pp.73-80.
[11]李芝華，李 晶，任冬燕，”ITO透明導電薄膜的溶膠凝膠法製備
及结構表徵”，Rare Metals and Cemented Carbide, 
Vol.32,No.4(2004)
[12]毛植葳，” 以溶熱法製備之ITO奈米導電塗料於低溫鍍製ITO透明
導電薄膜探討”(2011)，長庚大學化工與材料工程研究所
[13]Dennis Gallagher, Francis Scanlan, Raymond Houriet, Hans Jorg 
Mathieu, Terry A.Ring , “Indium-tin oxide thin films by 
matal-organic decomposition” Laboratoire de Technologie des 
Poudres, Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, CH-5 
Lausanne, swissland(1993)
[14]吳定峰，”含金屬微粒於ITO膜的研究”(2004)，大同大學材料工程
研究所
[15] F. Kurdesau a,b, G. Khripunov c, A.F. da Cunha b, M. Kaelin d, A.N. 
Tiwari, ” Comparative study of ITO layers deposited by DC and RF 
magnetron sputtering at room temperature” Journal of 
Non-Crystalline Solids(2006)
[16]李宗翰，”ITO粉末分散行為研究”(2012)，淡江大學機械與機電工
程研究所
[17]安明祥，”吸附性高自由體積粉粒之製備與應用”(2007)，中央大
學化學工程與材料工程研究所
[18] T.S.Suzuki,Y.Sakka,K.Nakano,K.Hiraga,“Effect of Ultrasonication 
on the Microstructure and Tensile Elongation of Zirconia-Dispersed
Alumina Ceramics Prepared by Colloidal Processing” 
J.Am.Ceram.Soc., Vol.84 (2001) p2132–34
[19]李風雷,王庭慰,沈曉東,“奈米氧化铟锡表面改性研究”, 合成纖維
工業,Vol.28,NO.2(2005)p.7-9
[20] http://el.mdu.edu.tw/datacos//09919311001A/%E5%A5%88%E7%
B1%B3%E6%9D%90%E6%96%99%E8%A3%BD%E5%82%99-3.pdf
[21]K.Fukui,K.Kanayama,M.Katoh,T.Yamamoto and H.Yoshida,”Synthesis of indium tin oxide powder by solid-phase reaction with microwave heating”,Advanced Powder Technology,20(5)(2009),p.p488-492
[22] Chih-Hao Liang, Xiaoding Qi” Indium-tin-oxide thin films deposited 
on polyethylene-terephthalate substrates by substrate-biased RF 
magnetron sputtering”, Surface & Coatings Technology,(2012)
[23] F. Kurdesau a,b, G. Khripunov , A.F. da Cunha , M. Kaelin , A.N. 
Tiwari” Comparative study of ITO layers deposited by DC and RF 
magnetron sputtering at room temperature”, Non-Crystalline 
Solids,(2006)
[24]蔡裕榮、周禮君，”以溶膠凝膠法製備透明導電氧化物薄膜的探討”
中正大學化學系
[25]林麗娟，”X光繞射原理及其應用” X光材料分析技術與應用專題
[26] nchu.edu.tw/prophys/basicexp/expnote/hall
[27] Dr. Alan Rawle,Malvern Instruments Limited, Enigma Business Park, Grovewood Road,Malvern, Worcestershire, “BASIC PRINCIPLES OF PARTICLE SIZE ANALYSIS”
[28]郭偉，”ITO靶材製備及其性能研究”(2009)，武漢理工大學
[29] peter agoston,” POINT DEFECT AND SURFACE PROPERTIES 
OF In2O3 AND SnO2: A COMPARATIVE STUDY BY 
FIRST-PRINCIPLES METHODS”(2011), Fachgebiet 
Materialmodellierung  Fachbereich Material- und 
Geowissenschaften Technische Universitat Darmstadt
[30]冉紹兵、樊剛、張家濤，” Nd摻雜對ITO粉體性能的影響”功能材
料與器件學報，第13卷第五期(2007)