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为什么ITO膜有点黄?

溅射靶材 2020-06-03 10:23

  ITO是英文Indium Tin Oxides的简写,中文意思为铟锡金属氧化物,具有很好的导电性和透明性,在显示行业中常常作为透明电极来使用,如COM ITO电极、触控电极等。

  某一物质作为透明电极来使用的话,需要其具备以下条件:对于人眼可见光范围380~780nm波长的光,要有高透过率和高导电率。具体的量化指标是在550nm(绿光波长,因为人眼对绿光最敏感)波长下的透过率达80%以上,面阻抗为1000Ω/sq以下或者大于1000S/m的导电率。ITO薄膜可以符合这些要求。

图1、ITO薄膜的可见光范围透过谱(厚度为500nm,220℃退火的ITO薄膜)

  图1、ITO薄膜的可见光范围透过谱(厚度为500nm,220℃退火的ITO薄膜)

  从图1所示ITO薄膜的可见光范围透过谱可以看出,在380~480nm波长的蓝光部分,ITO的透过率明显变低,也就是说蓝光被ITO吸收了很多;而500~580nm波长的绿与620~780nm波长的红光部分透过率变化不大。因为绿光和红光透过很多,蓝光略少,而绿光和红光混色后呈黄色,所以人眼会感觉ITO膜有点黄。

  下面我们略讲一下透过率和导电性的平衡问题。为了确保透明电极的优秀性能,一定要平衡好电极的厚度、阻抗与导电率、透过率之间的关系。

  对电路中的电流所起阻碍作用就叫阻抗,其与物体长度成正比,与厚度成反比。物体越长越薄,则阻抗就越大,导电率越小;相反,物体越短越厚,则阻抗就会越小,导电率越大。

  能带是晶体内电子运动的轨道,其中导带(ConductionBand)是电子可存在的领域,价带(Valence Band)是完全填满电子的带。

  能带隙(Band Gap)是电子不可存在的领域。能带隙的大小决定电子能否移动至导带,决定导电率的重要因素。

图2、电子吸收光被激发与回落价态示意图

  图2、电子吸收光被激发与回落价态示意图

  如图2所示,如果价带的电子被激发,移动到导带参与导电,需要吸收掉大于能带隙能量的光;吸收掉大于能带隙能量的光后,电子从导带下降至价带时会释放与能带隙同样波长的光,多余的能量会以热辐射等方式消耗掉。

图3、无法激发电子与光透过示意图

  图3、无法激发电子与光透过示意图

  如图3所示,如果吸收小于能带隙能量的光,电子是无法穿过能带隙到达导带的,也就是说光无法被吸收直接穿透,所以人眼所见是透明的。

  一般而言,能隙带比3.26eV大的物体在可见光范围是透明的。而ITO是一种宽能带薄膜材料,其带隙一般为3.5~4.3eV,因此IIO在可见光范围是透明的。至于为什么会发黄,可能是ITO薄膜的成膜质量不高,导致能隙带小于400nm波长蓝光光子的能量3.1eV,吸收了一部分蓝光所致。

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