Зависимость параметров тонких пленок ITO от условий нанесения

Тонкие пленки – это тонкие слои материала, толщина которых находится в диапазоне от долей нанометра (нм) до нескольких микрон (мкм)

Тонкие пленки оксида индия (In2O3), легированного оловом (Sn), так называемые пленки ITO, широко применяются в производстве современной техники. Материал ITO сочетает в себе высокую прозрачность и проводимость, что позволяет использовать его в производстве прозрачных электродов жидкокристаллических экранов, органических светодиодов (технология OLED), сенсорных экранов (Touchscreen), топливных элементов. Также материал находит свое применение в тонкослойных фотопреобразователях для создания прозрачных электродов в полупроводниковых фотоприемниках.

Пленки ITO также могут применяться в качестве теплозащитного материала, благодаря их способности отражать инфракрасные лучи подобно металлическому зеркалу. ITO может быть использован в качестве проводящего покрытия на других материалах для защиты от электростатических зарядов.

Известно множество способов получения прозрачных пленок на основе оксида индия. Получение тонких пленок происходит в вакууме. Вакуумное напыление в общем – это группа методов напыления покрытий (тонких плёнок) в вакууме, при которых покрытие получается путём прямой конденсации пара наносимого материала на подложку. Подложка – поверхность, подвергаемая различным видам обработки, в результате чего образуются слои с новыми свойствами (слои, различные по материалу с подложкой или идентичные).

Различают следующие стадии вакуумного напыления:

• 1)    создание газа (пара) из частиц, составляющих напыление;

• 2)    транспорт пара к подложке;

• 3)     конденсация пара на подложке и формирование покрытия.

В работе было рассмотрено 10 исследований, в ходе которых получали тонкие пленки ITO с помощью различных методов напыления на подложки из различных материалов. Из источников были выделены наиболее важные параметры технологического процесса получения тонких пленок ITO:

• – метод (способ получения тонкой пленки материала, код по классификации (в соответствии с [1]));

  – скорость напыление (нм/с, скорость осаждения равномерного слоя толщиной 1 нм в секунду);

  – толщина полученной пленки (нм);

  – давление (Па, значение вакуума, в котором проходил процесс формирование пленки);

  – температура (К, температура нагрева подложки);

  – материал подложки;

  – назначение, полученное тонкой пленки.

Дополнительную интересующую информацию об установках, на которых проводились процессы, материале мишени, размере подложки можно найти в списке использованных источников.

Данные о параметрах процессов получения пленок ITO были размещены в Таблице 1.

Таблица 1.

(*номера источников в соответствии со списком использованной литературы)

Данные, полученные из различных исследований (Таблица 1), позволяют сделать следующие выводы:

• 1)    как было сказано выше, получение тонких пленок выполняется вакуумными методами. Наиболее часто используемые методы: – термическое испарение (электронно-лучевой метод);

  – ионное распыление (ионно-плазменный метод);

• 2)    основной напыляемый материал подложки – стекло;

• 3)    средняя толщина полученных слоев пленок ITO – 150–200 нм;

• 4)    основной параметр процесса осаждения – скорость осаждения, напрямую зависит от температуры подложки, давления в вакуумной камере, а также свойств самого напыляемого материала и свойств подложки. Ниже представлен график зависимости скорости осаждения от температуры подложки (Рис. 1).

Рис. 1. Зависимость скорости осаждения пленки ITO V0 от температуры подложки T.

Разница в скоростях объясняется тем, что были взяты исследования, проводившиеся на разных установках с разными техническими параметрами. Область низкой скорости обусловлена относительно высоким давлением в вакуумной камере. По графику видно, что скорость осаждения прямо пропорционально зависит от температуры подложки: чем выше температура, тем выше скорость осаждения. Также необходимо учитывать, что для повышения скорости одновременно нужно и улучшать уровень вакуума (уменьшать давление в вакуумной камере).

Результаты обзора исследований могут стать полезными при разработке и наладке процесса напыления пленок ITO на производственном уровне.