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上海光機所氧化銦錫薄膜光電特性調(diào)控技術(shù)研究獲進展(圖文)

發(fā)布者：眺望科技發(fā)布日期：2020-11-27

近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所薄膜光學(xué)實驗室在調(diào)控氧化銦錫（ITO）薄膜光電特性研究中取得進展，利用高效、可選擇性的準(zhǔn)連續(xù)（QCW）激光退火技術(shù)對ITO薄膜載流子進行調(diào)控，在基本不改變ITO薄膜導(dǎo)電特性的前提下，實現(xiàn)ITO薄膜近紅外波段透過率的顯著提升。相關(guān)研究成果發(fā)表在《應(yīng)用表面科學(xué)》（Applied Surface Science）上。

ITO具有較高的載流子濃度，是一種重要的透明導(dǎo)電材料。高載流子濃度使ITO薄膜具有良好導(dǎo)電性的同時，也造成其近紅外波段透過率的降低，導(dǎo)致ITO薄膜在近紅外波段的透過率和導(dǎo)電性的相互制約較為明顯，在一定程度上影響了ITO薄膜在近紅外波段液晶光學(xué)器件、電致發(fā)光器件和等離子傳感器等光電器件的研究和應(yīng)用推廣。

鑒于ITO薄膜的導(dǎo)電性和近紅外波段的透過與載流子濃度相關(guān)，研究團隊開展1064nm QCW激光退火技術(shù)對ITO薄膜載流子濃度的調(diào)控研究。結(jié)果表明，在QCW退火可有效降低ITO薄膜內(nèi)的載流子濃度，在基本不改變ITO薄膜導(dǎo)電性的前提下，實現(xiàn)ITO薄膜近紅外波段透過率的顯著提升。能譜分析表明，載流子濃度的降低是由于QCW退火過程中發(fā)生了錫還原和氧空位湮滅過程。其中，錫的還原反應(yīng)在靠近薄膜底部的缺氧環(huán)境中更為顯著，而氧空位的湮滅程度基本不隨膜層深度的變化而變化，這與錫還原過程提供的氧一定程度上彌補了薄膜底部相對于表面的缺氧狀態(tài)有關(guān)。

該研究為半導(dǎo)體領(lǐng)域獲得近紅外波段光電性能優(yōu)異的ITO薄膜提供新視角，并闡明QCW激光退火調(diào)控ITO薄膜載流子在富氧和缺氧環(huán)境中的基本機制，為準(zhǔn)連續(xù)激光退火工藝技術(shù)的研究和應(yīng)用提供指導(dǎo)。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項和脈沖功率激光技術(shù)國家重點實驗室開放研究基金的支持。

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