透明导电薄膜 (TCO)之原理及其应用发展ppt课件

.,1,透明導電薄膜(TCO)之原理及其應用發展,HW2008/04/17,.,2,1.ITO及各種透明導電氧化物材料的介紹透明導電氧化物(TransparentConductiveOxide,TCO)2.TCO的導電原理3.TCO的光學性質4.TCO薄膜之市場應用及發展,Outline,.,3,1.ITO及各種透明導電氧化物材料的介紹透明導電氧化物(TransparentConductiveOxide,TCO)2.TCO的導電原理3.TCO的光學性質4.TCO薄膜之市場應用及未來發展,.,4,什麼是透明導電薄膜?,在可見光波長範圍內具有可接受之透光度以flatpaneldisplay而言透光度愈高愈好以solarcell而言太陽光全波長範圍之透光度及熱穩定性具有導電特性電阻比(resistivity)愈小愈好，通常3.5eVCrystallizedatT150C,.,17,材料之導電率=ne其中n=載子濃度(就TCO材料包括電子及電洞)e：載子的電量：載子的mobility,TCO中導電性最好的ITO，載子濃度約10181019cm-3金屬載子濃度約10221023cm-3,TCO薄膜的導電原理,載子由摻雜物的混入及離子的缺陷生成,.,18,TCO薄膜的導電原理,載子的mobility()=e/om*：relaxationtime(載子移動時由此次散射到下一次散射的時間)m*：載子的有效質量o：真空中之介電常數要提昇載子的mobility：與TCO薄膜的結構有關。TCO薄膜的defect愈少，。(extrinsiceffect)m*：取決於TCO材料。(intrinsiceffect),.,19,TCO薄膜的導電原理,電阻比(又稱體阻抗,)反比於導電率(conductivity,)=1/ohm-cm平面顯示器中探討的薄膜的導電性有別於半導體的導電性。通常，面電阻(surfaceresistance,)or(sheetresistance,Rs)被定義為薄膜表面之電阻,面電阻Rs=(L/DW)ohms設定=/D(單位：ohms/)則Rs=(L/W)假設在一個L=W之平方面積中，Rs=,.,20,TCO薄膜的導電,比較ITO及銀薄膜的面電阻及穿透度,.,21,魚與熊掌不可兼得,=/DITO薄膜的導電性要好(面電阻低)，膜厚要增大，因此薄膜的穿透度會降低,.,22,1.ITO及各種透明導電氧化物材料的介紹透明導電氧化物(TransparentConductiveOxide,TCO)2.TCO的導電原理3.TCO的光學性質4.TCO薄膜之市場應用及未來發展,.,23,TCO的光學性質,TCO在短波長的透光範圍：由能隙(energygap)決定在長波長的透光範圍：由電漿頻率(p，plasmafrequence)決定,紫外線區,由電漿頻率決定的波長(此一波長隨載子濃度而移動),入射光將價帶的電子激發到導帶,.,24,為降低In2O3、SnO2、ZnO等透明導體的電阻率，通常加入Sn、Al、Sb等摻雜物以提高載子密度。載子密度增加會影響透明性電漿頻率=(4ne2/m*)1/2,載子濃度n增加，變大，光吸收範圍向可見光擴展,其中，n：載子濃度e：載子的電量m*：傳導有效質量,TCO的光學性質,以ZnO為例，=(4ne2/m*)1/2=4x4.3x1019x(1.6x10-19)20.24x0.91x10-30=2/=789nm,1/2,.,25,AZO(antimonydopedtindioxide),Sb2O5析出，造成光的散射,摻雜物(載子)密度對透光度的影響,Sb摻雜在SnO2中,電阻率最小3.9810-3-cm,Sb,.,26,電阻比=面阻值x膜厚(=xD),低面阻值ITO玻璃鍍膜，電阻比越低越好考慮高穿透率，膜厚的設計必須避免建設性的干涉，所以nd=(2m+1)/4，m=1,2,3,4.。,ITO的光學性質,D,穿透度低的話(膜的厚薄)，反射率相對提高，就易造成干涉。,.,27,1.高穿透度、吸收小2.低電阻比以較低之薄膜厚度得到較佳之導電性3.膜厚均勻性4.良好的附著力5.蝕刻製程容易6.耐候性佳，受環境影響小7.無Pinhole8.無Hilllock,TCO薄膜之品質需求,.,28,1.ITO及各種透明導電氧化物材料的介紹透明導電氧化物(TransparentConductiveOxide,TCO)2.TCO的導電原理3.TCO的光學性質4.TCO薄膜之市場應用及未來發展,.,29,TCO薄膜之市場應用ITO之應用,.,30,DisplayApplicationPMLCD,.,31,DisplayApplicationAMLCD,偏光板,TFT,彩色濾光片,玻璃基板,透明電極,液晶,信號電極,掃描電極,TFT,玻璃基板,透明電極,偏光板,.,32,DisplayApplicationOLED,.,33,DisplayApplicationPDP,.,34,TouchPanel,.,35,Solarcell,.,36,ElectrochromicWindow(電致變色玻璃),.,37,常用TCO之應用,.,38,ITO及TCO薄膜未來需求之課題,高透光率ITO玻璃極低面電阻&高穿透率之研究超平坦透明導電膜在塑膠基板成膜(室溫成膜)靶材回收,.,39,參考文獻,工業材料雜誌256期，廖鎔榆/工研院材化所材料最前線/材料世界網，吳金寶/工研院材化所工業材料雜誌第255期，劉秀琴、張志祥/工研院材化所.tw/Research/Product/Vacuum/transparent.