——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
——中國科學(xué)院辦院方針
語音播報
近期,中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所薄膜光學(xué)實(shí)驗(yàn)室在調(diào)控氧化銦錫(ITO)薄膜光電特性研究中取得進(jìn)展,利用高效、可選擇性的準(zhǔn)連續(xù)(QCW)激光退火技術(shù)對ITO薄膜載流子進(jìn)行調(diào)控,在基本不改變ITO薄膜導(dǎo)電特性的前提下,實(shí)現(xiàn)ITO薄膜近紅外波段透過率的顯著提升。相關(guān)研究成果發(fā)表在《應(yīng)用表面科學(xué)》(Applied Surface Science)上。
ITO具有較高的載流子濃度,是一種重要的透明導(dǎo)電材料。高載流子濃度使ITO薄膜具有良好導(dǎo)電性的同時,也造成其近紅外波段透過率的降低,導(dǎo)致ITO薄膜在近紅外波段的透過率和導(dǎo)電性的相互制約較為明顯,在一定程度上影響了ITO薄膜在近紅外波段液晶光學(xué)器件、電致發(fā)光器件和等離子傳感器等光電器件的研究和應(yīng)用推廣。
鑒于ITO薄膜的導(dǎo)電性和近紅外波段的透過與載流子濃度相關(guān),研究團(tuán)隊(duì)開展1064nm QCW激光退火技術(shù)對ITO薄膜載流子濃度的調(diào)控研究。結(jié)果表明,在QCW退火可有效降低ITO薄膜內(nèi)的載流子濃度,在基本不改變ITO薄膜導(dǎo)電性的前提下,實(shí)現(xiàn)ITO薄膜近紅外波段透過率的顯著提升。能譜分析表明,載流子濃度的降低是由于QCW退火過程中發(fā)生了錫還原和氧空位湮滅過程。其中,錫的還原反應(yīng)在靠近薄膜底部的缺氧環(huán)境中更為顯著,而氧空位的湮滅程度基本不隨膜層深度的變化而變化,這與錫還原過程提供的氧一定程度上彌補(bǔ)了薄膜底部相對于表面的缺氧狀態(tài)有關(guān)。
該研究為半導(dǎo)體領(lǐng)域獲得近紅外波段光電性能優(yōu)異的ITO薄膜提供新視角,并闡明QCW激光退火調(diào)控ITO薄膜載流子在富氧和缺氧環(huán)境中的基本機(jī)制,為準(zhǔn)連續(xù)激光退火工藝技術(shù)的研究和應(yīng)用提供指導(dǎo)。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)和脈沖功率激光技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放研究基金的支持。
圖1.退火后ITO薄膜在近紅外波段透過率的提升
圖2.ITO薄膜載流子變化的物理圖像
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