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銦鎵鋅氧化物 光學與結晶特性之研究. 指導教授:林克默 博士 報告學生:許博淳 報告日期: 2013/05/01. 大綱. 一、前言 二、研究動機與目的 三、實驗方法 四、結果與討論 五、結論. 前言. 透明導電氧化物 (Transparent Conductive Oxides, TCOs) ,在可見光範圍內有 80% 以上穿透率與高導電性,是目前光電產業相當熱門材料,已應用於各種顯示元件的透明電極或太陽電池的抗反射層。 傳統 TCOs 薄膜為了克服其缺陷,通常會藉由摻雜來改善電子濃度,以提升導電率,導致其應用領域受到某些限制,而不能滿足高新技術的發展需求。
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銦鎵鋅氧化物光學與結晶特性之研究 指導教授:林克默 博士 報告學生:許博淳 報告日期:2013/05/01 STUST 太陽能材料與模組實驗室
大綱 一、前言 二、研究動機與目的 三、實驗方法 四、結果與討論 五、結論 STUST 太陽能材料與模組實驗室
前言 透明導電氧化物(Transparent Conductive Oxides, TCOs),在可見光範圍內有80%以上穿透率與高導電性,是目前光電產業相當熱門材料,已應用於各種顯示元件的透明電極或太陽電池的抗反射層。 傳統TCOs薄膜為了克服其缺陷,通常會藉由摻雜來改善電子濃度,以提升導電率,導致其應用領域受到某些限制,而不能滿足高新技術的發展需求。 多元TCOs薄膜則是利用二元或三元氧化物物理、化學性能不同的特性,使其結合在一起而獲得一種新型態的氧化物薄膜。 透過化學計量比的選擇,可以合理的設計出不同比例之多元TCOs薄膜,進而滿足不同的應用需要[1~4]。 STUST 太陽能材料與模組實驗室
研究動機 多元TCO薄膜最受矚目的就屬a-IGZO薄膜由於它的高透光性,應用在薄膜電晶體陣列可增加開口率以及寬能隙、高載子遷移率、易於製備等優點,近年來成為科學家廣為研究的對象,但其基本性質與組成成份之間仍有許多待釐清之處。 本研究製備四元氧化銦鎵鋅薄膜,接著進行橢偏分析探討各種不同In、Ga、Zn之比例組成對光學性質的影響,並進行XRD分析其晶體結構,以了解隨著不同組成比例其晶體結構之變化,進而掌握薄膜之特性。 STUST 太陽能材料與模組實驗室
實驗方法 TCOs之TGA/DSC實驗步驟 STUST 太陽能材料與模組實驗室
實驗方法 TCOs 薄膜實驗步驟 STUST 太陽能材料與模組實驗室
檢測儀器介紹 JEOL JSM-6701F高解析 場發射掃描式電子顯微鏡 Jasco-V670 分光光譜儀 M-2000U多角度光譜式橢偏儀 STUST 太陽能材料與模組實驗室
檢測方法介紹 UV-Vis之膜厚分析 STUST 太陽能材料與模組實驗室
檢測方法介紹 SEM量測結果,左圖為原始影像,右圖為量測結果 STUST 太陽能材料與模組實驗室
檢測方法介紹 橢偏儀之建模結果 STUST 太陽能材料與模組實驗室
結果與討論 IGZO(比例1:0.5:1)之TGA/DSC 量測結果 STUST 太陽能材料與模組實驗室
結果與討論 IGZO之穿透率量測結果 STUST 太陽能材料與模組實驗室
結果與討論 IGZO之膜厚量測結果 STUST 太陽能材料與模組實驗室
結果與討論 IGZO之能隙計算結果 STUST 太陽能材料與模組實驗室
結果與討論 IGZO的XRD繞射圖譜,掃描速率為0.05∘/1sec STUST 太陽能材料與模組實驗室
結論 由IGZO薄膜的製備、膜厚及光學特性分析中發現,多元氧化物薄膜的穿透率在可見光範圍大部分為80 %以上。 添加Ga使IGZO薄膜非晶化,其薄膜性質較為均勻一致,因此UV/SE/SEM的膜厚量測值較為一致。 組成成分明顯改變薄膜能隙。 STUST 太陽能材料與模組實驗室
參考文獻 K.J. Chen, F.Y. Hung, S.J. Chang, Z.S. Hu, “Microstructures, optical and electrical properties of In-doped ZnO thin films prepared by sol–gel method,” Appl. Surf. Sci. 255 (2009) 6308 – 6312. Seung-Yup Lee, Byung-Ok Park, “ Electrical and optical properties of In2O3–ZnO thin films prepared by sol–gel method”, Thin Solid Films 484 (2005) 184 – 187. Chunfei Li, Yoshio Bando, Masaki Nakamura, Mitsuko Onoda, and Noboru Kimizuka, “Modulated Structures of Homologous Compounds InMO3(ZnO)m (M=In, Ga; m=Integer) Described by Four-Dimensional Superspace Group”, J. Solid State Chem. 139 (1998) 347 – 355. Julia M. Phillips, R. J. Cava, G. A. Thomas, S. A. Carter, J. Kwo, T. Siegrist, J. J. Krajewski, J. H. Marshall, W. F. Peck, Jr., and D. H. Rapkine, “Zinc-indium-oxide: A high conductivity transparent conducting oxide”, Appl. Phys. Lett. 67 (1995) 2246. STUST 太陽能材料與模組實驗室