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版權所有 翻印必究 橢偏術於AZO薄膜應力分析之研究 指導教授：黃文勇、林克默 博士 報告學生：徐至凱 報告日期：2015/04/29 2015/04/29 版權所有 翻印必究 大綱 1. 研究動機與目的 2. 實驗流程 A. 製程參數 B. 橢圓儀資料分析流程圖 3. 結果與討論 A. 橢圓儀分析 B. XRD分析 C. 光電特性分析 4. 結論 2015/04/29 版權所有 翻印必究 大綱 1. 研究動機與目的 2. 實驗流程 A. 製程參數 B. 橢圓儀資料分析流程圖 3. 結果與討論 A. 橢圓儀分析 B. XRD分析 C. 光電特性分析 4. 結論 2015/04/29 版權所有 翻印必究 研究動機與目的 • 透明導電氧化物薄膜已成為光電產品透明電極的重要材料。 1. Flat panel displays 2. Touch panel HANTOUCH spie.org 3. Flexible electronics 4. Thin film solar cell KANEKA www.tradekorea.com 5. Smart windows www.uu.se 2015/04/29 版權所有 翻印必究 研究動機與目的 • 氧化鋅為n型半導體材料，屬纖鋅礦(Wurzite)結構。 • 資源豐富、價格便宜、對人體與環境傷害低。 • 適量的參雜鋁能使導電率變佳，是一個很好的透明導電材料。 • 作為透明導電氧化物材料，被認為最有可能替代ITO。 2015/04/29 版權所有 翻印必究 研究動機與目的 Ohring, 2002 2015/04/29 版權所有 翻印必究 研究動機與目的 Ohring, 2002 2015/04/29 版權所有 翻印必究 研究動機與目的 Rd = drough/𝑑Thickness Lin, Q.G., 2008 2015/04/29 版權所有 翻印必究 研究動機與目的 • 常見測量應力方法，可分為三大類。 1. 機械法 2. 干涉法 3. 繞射法 2015/04/29 ＊ 橢圓儀量測法 版權所有 翻印必究 大綱 1. 研究動機與目的 2. 實驗流程 A. 製程參數 B. 橢圓儀資料分析流程圖 3. 結果與討論 A. 橢圓儀分析 B. XRD分析 C. 光電特性分析 4. 結論 2015/04/29 版權所有 翻印必究 實驗流程 基板清洗 四 點 探 針 2015/04/29 製程參數 600˚C/1hr 特性量測 退火製程 光 譜 儀 橢 圓 儀 X R D 版權所有 翻印必究 大綱 1. 研究動機與目的 2. 實驗流程 A. 製程參數 B. 橢圓儀資料分析流程圖 3. 結果與討論 A. 橢圓儀分析 B. XRD分析 C. 光電特性分析 4. 結論 2015/04/29 版權所有 翻印必究 製程參數 1 • • • • • • • • • • 靶材：AZO (ZnO: Al= 98: 2 wt% ) 基板：康寧玻璃eagle®2000(2 × 2 cm) 背景壓力：3.3×10-5 ~ 1.9×10-5 torr 工作壓力：8mtorr 電漿瓦數：50 W 氬氣流量：40 sccm 靶材距離：5 cm 濺鍍時間：200~ 600 sec 基板溫度：室溫 預濺鍍時間：3 min 2015/04/29 4 2 3 樣品位置 版權所有 翻印必究 大綱 1. 研究動機與目的 2. 實驗流程 A. 製程參數 B. 橢圓儀資料分析流程圖 3. 結果與討論 A. 橢圓儀分析 B. XRD分析 C. 光電特性分析 4. 結論 2015/04/29 版權所有 翻印必究 橢圓儀資料分析流程圖 2015/04/29 版權所有 翻印必究 橢圓儀光學模型 • 在研究中，使用了兩種結構的光學模型方法估計薄膜的特性。 我們可以得到膜的厚度和折射率。 Surface roughness Simple Graded Cauchy Eagle®2000 2015/04/29 版權所有 翻印必究 Cauchy model • 主要用來描述透明材料的折射率。 Surface roughness Simple Graded Cauchy Eagle®2000 2015/04/29 Bn Cn n() An 2 4 k () 0 An：薄膜基本折射率 Bn、Cn：為波長相對曲率 版權所有 翻印必究 Simple Graded model • 該模型可以迅速描述折射率的線性變化，並且可以在指數和對 稱性表示微量的變化。 Surface roughness Simple Graded Cauchy Eagle®2000 2015/04/29 版權所有 翻印必究 Surface roughness • 判斷和考慮模型能否改善粗糙度，減少均方誤差值。 Surface roughness Simple Graded Cauchy Eagle®2000 2015/04/29 版權所有 翻印必究 MSE • Mean Squared Error，均方誤差。 • 尋求最小MSE的過程取決於模型的複雜程度。 • 軟件調整適合的參數來尋找最佳匹配。 mod exp 1 i i MSE 2 N M i 1 exp,i N 2015/04/29 2 exp mod i i exp i 2 2 1 2N M 版權所有 翻印必究 大綱 1. 研究動機與目的 2. 實驗流程 A. 製程參數 B. 橢圓儀資料分析流程圖 3. 結果與討論 A. 橢圓儀分析 B. XRD分析 C. 光電特性分析 4. 結論 2015/04/29 版權所有 翻印必究 橢圓儀分析結果 2015/04/29 版權所有 翻印必究 橢圓儀分析結果 2015/04/29 版權所有 翻印必究 橢圓儀分析結果 2015/04/29 版權所有 翻印必究 橢圓儀分析結果 2015/04/29 版權所有 翻印必究 橢圓儀分析結果 2015/04/29 版權所有 翻印必究 大綱 1. 研究動機與目的 2. 實驗流程 A. 製程參數 B. 橢圓儀資料分析流程圖 3. 結果與討論 A. 橢圓儀分析 B. XRD分析 C. 光電特性分析 4. 結論 2015/04/29 版權所有 翻印必究 AZO薄膜的XRD繞射圖譜 2015/04/29 版權所有 翻印必究 AZO- XRD實驗結果 2015/04/29 版權所有 翻印必究 AZO- XRD實驗結果 2015/04/29 版權所有 翻印必究 大綱 1. 研究動機與目的 2. 實驗流程 A. 製程參數 B. 橢圓儀資料分析流程圖 3. 結果與討論 A. 橢圓儀分析 B. XRD分析 C. 光電特性分析 4. 結論 2015/04/29 版權所有 翻印必究 AZO薄膜之穿透率量測結果 >80% 2015/04/29 版權所有 翻印必究 AZO薄膜之片電阻量測結果 2015/04/29 版權所有 翻印必究 大綱 1. 研究動機與目的 2. 實驗流程 A. 製程參數 B. 橢圓儀資料分析流程圖 3. 結果與討論 A. 橢圓儀分析 B. XRD分析 C. 光電特性分析 4. 結論 2015/04/29 版權所有 翻印必究 結論 • AZO薄膜退火前應力變化與粗糙層比率結果一致， 但在薄膜退火後未與此結果相同，需要其它實驗來 判斷了解原因。 • 與其它量測方法相比，在掌握結果後SE技術能更快 更簡便來監控透明導電氧化物薄膜的應變情形。 2015/04/29 版權所有 翻印必究 Thank you for your attention ! 2015/04/29