System No. | U0002-0912201414593500 |
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Title (in Chinese) | 透明氧化銦錫薄膜之特性研究 |
Title (in English) | Characteristics of Transparent Conductive ITO Films |
Other Title | |
Institution | 淡江大學 |
Department (in Chinese) | 機械與機電工程學系碩士班 |
Department (in English) | Department of Mechanical and Electro-Mechanical Engineering |
Other Division | |
Other Division Name | |
Other Department/Institution | |
Academic Year | 103 |
Semester | 1 |
PublicationYear | 104 |
Author's name (in Chinese) | 田力仁 |
Author's name(in English) | Li-Ren Tian |
Student ID | 601370348 |
Degree | 碩士 |
Language | Traditional Chinese |
Other Language | |
Date of Oral Defense | 2014-12-09 |
Pagination | 51page |
Committee Member |
advisor
-
林清彬
co-chair - 蔡有仁 co-chair - 張子欽 |
Keyword (inChinese) |
氧化銦錫 鈦 鋅 紅藍移 導電率 |
Keyword (in English) |
doping indium tin oxide Ti Zn Blue/Red shift Conductivity |
Other Keywords | |
Subject | |
Abstract (in Chinese) |
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。 |
Abstract (in English) |
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. |
Other Abstract | |
Table of Content (with Page Number) |
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 |
References |
[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) |
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