Transcript 濺鍍成長AZO/Me/AZO透明導電膜於軟性電致變色元件電極之應用(ppt

濺鍍成長AZO/Me/AZO透明導電膜於軟性
電致變色元件電極之應用
(NSC 100-2622-E-168-005-CC3)
執行期間:2011.6.1~2012.5.31
執行單位：崑山科技大學 電機工程系
計畫主持人：林天財
合作廠商：日揚科技股份有限公司
目錄
前言
實驗步驟
結果與討論
電致變色應用
結論
真空工程研究室
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2012.11.20
透明導電薄膜：
前言
(Transparent Conducting Oxide , TCO)
 透明導電膜為在可見光（波長380~760 nm）具有80 %以上的透光率，導電性高，
比電阻值低於1×10-3Ω-cm 之薄膜。
 具優越的光電特性，廣泛應用在日常生活中，例如：液晶顯示器（LCD）、電漿
顯示器（PDP）、觸摸型顯示器（Touch Panel等之透明電極、以及有機發光元件
（OLED）、CRT 的抗輻射線高透光保護鏡、太陽能電池、氣體感測元件等。
 透明導電膜的材料主要分為兩類：
金屬薄膜： Al、Au、Ag、Cu、Pt...等




導電性佳
光穿透率較差
硬度低
化學穩定性不佳
金屬氧化物薄膜(TCO) ： ITO(In2O3:Sn)、AZO(ZnO:Al)、SnO2:F …等
 光穿透率佳
 寬能隙
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 良好的化學穩定性
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 鋁為地殼中第三常見的金屬材料。鋁是以三價的形
式存在，當Al摻雜ZnO時，因Al3+離子比Zn2+ 離子多
一個電子，故可提供一個電子。
ZnO
1



Al O
 2 Al  2e  2O  O
2
3
Zn
o
2
2
 AZO薄膜為一種n型半導體，而摻入鋁後增加載子使
導電性變佳，可取代ITO，而AZO的能帶寬度大，且
具有良好的光穿透率。Cu的導電率比AZO更低。
 本研究利用射頻磁控濺鍍成長AZO/Cu/AZO三層薄膜
在塑膠基板與玻璃上，藉由改變夾層Cu厚度而獲得
薄膜最佳光電特性，接著藉由氫電漿熱處理改善薄
膜之光電特性。
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實驗步驟與鍍膜設備
MF Power
Target
MFC
MFC
MFC
MFC
N2
O2
H2
Ar
RF Power
DC Power
Substrate
MV
RV
FV
DP
LV
MP
RF磁控濺鍍系統示意圖
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實驗參數設定
鍍膜製程參數設定
RF power
AZO(130w)
Substrate temperature
Deposition time
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Cu(40w)
Mo(50w)
RT
13min
60s~180s
Base pressure
7×10-3 pa
Working pressure
0.5pa
Sputtering gas
Ar( 5.5 sccm)
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結果與討論
單層AZO薄膜光電特性分析
圖、單層AZO在玻璃基板之光穿透率曲線圖
圖、單層AZO在不同基板之片電阻
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Cu/AZO之結晶結構分析
圖、 Cu/AZO薄膜結晶結構分析
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Cu/AZO薄膜之光電特性分析
圖、Cu/AZO薄膜在不銅基板上之片電阻
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圖、Cu/AZO在玻璃基板上改變Cu製程時
間之光穿率曲線圖
Time（sec）
60S
80S
100S
120S
180S
79
79.4
80
84
67
Avg.
Transmittance
（％）
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圖、薄膜透光示意圖
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AZO/Cu/AZO薄膜之結晶結構分析
圖、固定AZO製程時間，改變夾層金屬製程時間在玻璃基板之XRD圖
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(a)
(d)
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(c)
(b)
(e)
圖、在玻璃基板上固定AZO製程時間，改變Cu層製程時間之表面
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形貌圖 （a）60s（b）80s（c）100s（d）120s（e）180s
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玻璃
塑膠
圖、由電子顯微鏡低倍率在玻璃基板及塑膠基板上所觀察之表面形貌圖
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AZO/Cu/AZO薄膜之光電特性分析
1
1
1
1
=
+
+
Rtotal RAZO Rmetal RAZO
Þ
1
1
1
=2
+
Rtotal
RAZO Rmetal
Þ
1
1
@
Rtotal Rmetal
(RAZO =100Rmetal )
Þ Rtotal = Rmetal
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圖、固定AZO製程參數，改變夾層金屬Cu製程時間之AZO/Cu/AZO片電阻
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圖、改變夾層金屬製程時間之AZO/Cu/AZO在玻璃基板上的光穿透率
Time（sec）
60S
80S
100S
120S
180S
82
90
87
73
58
Avg.
Transmittance
（％）
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圖、改變夾層金屬製程時間之
AZO/Cu/AZO在PC基板上的光穿透率
Time（sec）
60S
80S
100S
120S
圖、改變夾層金屬製程時間之
AZO/Cu/AZO在PET基板上的光穿透率
180S
Time（sec）
Avg.
Transmittance
80S
100S
120S
180S
81
88
87
75
60
Avg.
81
88
87
75
60
Transmittance
（％）
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60S
（％）
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AZO/Cu/AZO/Cu/AZO薄膜光電特性分析
圖、為三層薄膜改變五層薄膜製程示意圖
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圖、單層、雙層、三層及五層之片電阻圖
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圖、單層、雙層、三層及五層之光穿
透率圖
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氫電漿處理
 本實驗欲利用電漿熱處理所給予的熱能及氫離子與氫原子活化
的作用使薄膜結構中的間隙、空缺、晶界等缺陷與薄膜內因離
子半徑的不同所造成的晶格扭曲進行修補與再擴散之行為，使
薄膜結晶性更佳，增加光穿透率與降低電阻率。
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氫電漿固定功率改變不同處理時間之結
晶結構分析
圖、固定電漿功率，改變處理時間之XRD
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氫電漿固定功率改變不同處理時間之光
電特性分析
圖、不同基板固定電漿功率100W，改變處理時間之
片電阻
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圖、在玻璃基板固定電漿功率，改變處
理時間之光穿透率
Time（min）
0
10
20
圖、在塑膠基板固定電漿功率，改變
處理時間之光穿透率
30
Time（min）
Avg.
Transmittance
10
20
30
87
88
89
90
Avg.
87
91.1
91.2
91.1
Transmittance
（％）
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0
（％）
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研究室之電致變色元件製作流程
圖 高著色去色穿透率變化示意圖
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圖 封裝之成品圖
圖 封裝過程順序
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電致變色膜之可見光譜分析
圖 為WO3之薄膜玻璃片氬氧氣比3：1各電壓著色之透光曲線
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著色速率之IV曲線
圖 WO3之薄膜玻璃片氬氧比3:1時的著色IV曲線
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2012/7/26
參與日陽科技真空濺鍍設備組裝
真空工程研究室
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協助日揚科技在電致變色膜的開發
去色態
著色態
真空工程研究室
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感謝國科會經費支持!
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