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透明導電膜

透明導電膜. 奈米科技 奈米三甲 第六組 報告. 組 員 學號 :49914078 姓名 : 陳重翰 學號 : 49914057 姓名 : 陳子偉. 透明導電薄膜的 介紹. 薄膜 表面 特徵 透明導電薄膜具有良好導電性及透光性。 廣泛應用於液晶顯示器、觸控面板、電磁波防護與太陽能電池等。 薄膜在應用上常鍍製於玻璃基板，但玻璃易碎、且大尺寸玻璃不易製作。. 規格. 可見光穿透率 > 80% ( 380 – 700 nm) 電阻率 < 10 Ω⋅cm 表面粗糙度 ( rms ) < 1.4 nm.

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  1. 透明導電膜 奈米科技 奈米三甲 第六組報告

  2. 組 員 學號:49914078 姓名:陳重翰 學號: 49914057姓名:陳子偉

  3. 透明導電薄膜的介紹 • 薄膜表面特徵 • 透明導電薄膜具有良好導電性及透光性。 • 廣泛應用於液晶顯示器、觸控面板、電磁波防護與太陽能電池等。 • 薄膜在應用上常鍍製於玻璃基板，但玻璃易碎、且大尺寸玻璃不易製作。

  4. 規格 • 可見光穿透率 > 80% • ( 380 – 700 nm) • 電阻率 < 10 Ω⋅cm • 表面粗糙度 (rms) < 1.4 nm

  5. 透明導電薄膜是指在可見光波長範圍(380~780nm)內，具有達80 %以上的穿透度及大於103 S/cm的導電度。 2. 可見光波長範圍內有合適的透光 度:以平面顯示器而言，透光度 愈高愈好；應用於太陽能電池， 則要求在太陽光全波段之透光度 及熱穩定性。

  6. 3. 以往透明導電薄膜可區分為金屬 薄膜及金屬氧化物薄膜，現階段 的顯示器光電產品所使用的透明 導電薄膜大多以金屬氧化物薄膜 中的氧化銦錫薄膜。 4. 近年來，有不少新興奈米材料， 例如：導電高分子、奈米碳管、 石墨烯和金屬奈米線等新興材料 相繼發展為新一代透明導電薄膜。

  7. ITO薄膜製作種類 1.真空蒸鍍法(Evaporation) 在高真空狀況下，將所要蒸鍍的銦錫靶材利用電阻或電子束加熱達至熔化，使原子蒸發，到達並附著在基板表面上的一種鍍膜技術。在蒸鍍過程中，基板溫度對蒸鍍薄膜的性質會有很重要的影響。通常基板也須要適當加熱，使得蒸鍍原子具有足夠的能量，可以在基板表面自由移動，如此才能形成均勻的薄膜。

  8. 2.直流或射頻反應式磁控濺鍍法(DC or RF reactivemagnetron sputtering) 主要是利用物理氣相沉積(Physical vapordeposition，PVD)的方式來鍍製薄膜，其主要的原理是結合了高頻(RF 約為13.6 MHz)以及磁控的方式來激發產生電漿，磁控的目的是增加電子的運動路徑，以增加電子與Ar原子碰撞的效率，再利用電漿所產生的離子，對被濺鍍物體電極(Electrode)( 濺鍍靶) 的轟擊Bombardment)，使電漿內的氣相欲鍍物的粒子(如原子)，沉積到基材表面上形成薄膜。

  9. 3.化學氣相沈積法(Chemical vapor deposition，CVD) CVD 是將反應源以氣體形式通入反應腔中，經由氧化，還原或與基板反應之方式進行化學反應，其生成物藉內擴散作用而沈積至基板表面上。

  10. 4.噴霧熱分解法(Spray pyrolysis) 噴霧法是將金屬鹽溶液以霧狀噴入高溫氣氛中，此時引起溶液的蒸發或金屬鹽的熱分解或水解的反應，因過飽和現象而析出固體的方法。此法因需要高溫，對設備和操作的要求較高，優點是製得的粉體分散性佳。

  11. 5.凝膠法(Sol-gel process) 首先將ITO成分之粉末以液態之分散劑均勻懸浮於液態中，再以旋鍍或浸鍍之方式於被鍍物表面形成一層液態薄膜，其厚度約在1um左右，最後再以高溫將液體蒸發，並將ITO粉末燒結成為緻密薄膜狀。

  12. 不同薄膜製程的優缺點 • 不同製備方式影響ITO薄膜特性極大。 • 真空蒸鍍法，化學氣相沈積法，及濺鍍法可得較佳之穿透率及導電性。 • 在工業產上應用較為廣泛的則是反應式磁控濺鍍法(Reactivemagnetronsputtering)，優點在於可以製備出高品質薄膜，濺鍍法所得大面積均勻性較好。但其主要缺點則是生產成本高、基材尺寸及形狀有所限制，因此近年來有些人嘗試尋找新的製備方式。

  13. 溶凝膠法(Sol-gel process) 不需真空系統即可製備高品質薄膜，因此可用來取代傳統的製程。特色是製程簡單、設備便宜，可以在室溫下被覆，也不需要高真空，所以成本比其他被覆的方法低很多，特別是較大面積和形狀不規則的基板表面被覆，以及多層被覆都可得到良好的均勻度，此外，溶凝膠法在化學組成與計量(Stoichimetry)之控制良好，所以可以很容易的改變溶液組成，因而改變被覆的性質。

  14. ITO 薄膜的分析 製備好的ITO 膜必須進行性質分析,其分析方法包括: 接觸式四點探針量測ITO 導電薄膜的電學特性。 化學分析電子儀(ESCA)分析薄膜表面成份及化學結構。 掃描式電子顯微鏡(SEM)與掃描穿隧式電子顯微鏡(STM)對ITO薄膜作表面微結構的觀測與分析。 X光繞射儀(XRD)分析得知粉末及薄膜的之晶面及 結晶強度。 藉由紫外-可見光光譜儀(UV/Vis)來測量。

  15. 測量方式 • 電阻量測 以三用電錶量測時，如圖所示將兩量測點相隔1 cm的距離量測，即可約略估算出ITO 薄膜之導電性好壞與否，此值只是一個參考值、並不能代表實際ITO 薄膜之片電阻值。 三用電錶量測簡圖

  16. 2. 接觸式四點探針量 接觸式四點探針量測之簡圖與原理如圖所示，主要是以外側兩電極透過電流/電壓供應器供給一電流(I)，再由內側之兩電極偵測其相對應之電位差(V)，如此便可以根據其電流(I)與電位差(V)值求得電阻值(R)，對於待測樣品膜厚度之不同，其經由電流(I)與電壓(V)值換算電阻值(R)的公式也會有所不同，當待測樣品膜厚度遠小於電極間距(S)時，即可將厚度視為壓縮成無限長，可得如(式4)之計算式。 R = 4.532×V /I (Ω/□) 四點探針量測簡圖

  17. 結論 ITO 薄膜可運用於許多光電相關產品上，目前市面上產品之應用由小尺寸顯示器如PDA、手機、手錶、Touch panel 至大尺寸如液晶電視、電漿電視等，皆有重要需求、除了ITO 本身具備高穿透率、低阻值之特性外，製程簡單、製造技術成熟、良率高更是各光電產品能陸續推陳出新的主要因素。展望未來，玻璃基板對光電產品有著不可取代的地位，但因其有價格高、重量重及易碎等缺點，造就了塑膠基板的發展有著不可限制的未來性，如何將ITO 薄膜應用在塑膠基板上，將是下個重要的研究方向。

  18. 參考文獻 http://www2.nkfust.edu.tw/~johnfu/mold%20teaching%20materials/7%20transparent%20film.pdf http://www.51touch.com/Files/TouchDoc/itofilm_tco_theory_app.ication.pdf

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