ITO薄膜的制備方法及工藝（濺射工藝寫的很詳細）

1 磁控濺射沉積

磁控濺射沉積可分為直流磁控濺射沉積和射頻磁控濺射沉積。

直流磁控濺射是目前應用較廣的鍍膜方法，一般使用導電銦錫合金靶，濺射室抽真空后除了要通入惰性氣體Ar ，還要通入反應氣體O2 。濺射的基本過程：靶材是需要濺射的材料作為陰極，作為陽極的襯底加有數千伏的電壓。在對系統預抽真空后，充入適當壓力的惰性氣體，例如Ar ，作為氣體放電的載體，和少量O2作為反應氣體，總壓力一般處于10^- 1～10Pa 范圍內。在正負電極高壓作用下，極間的氣體原子將大量電離，電離過程使Ar原子電離為Ar+離子和可獨立運動的電子，其中電子飛向陽極，帶正電荷的Ar+離子在高壓電場的加速作用下高速飛向作為陰極的靶材，并在與靶材的撞擊過程中釋放出能量，撞擊的結果之一就是大量的靶材表面原子獲得相當高的能量，使其脫離原晶格束縛而飛向襯底，和高活性的O等離子體反應并沉積在襯底上形成ITO薄膜。

濺射成膜后一般要進行熱處理。針對不同的成膜工藝，可以有兩種方式。若沉積膜為缺氧、不透明的ITO膜，則一般應在氧氣氣氛或空氣等氧化性氣氛下進行熱處理；反之若所沉積膜含氧較多、透明度高而電導率較低，則應該在真空或氮氫混合氣還原氣氛下進行。考慮到工業生產中應盡可能防止銦錫合金靶“中毒”，提高成膜速率以及基片溫度不宜取得過高等要求，使沉積膜處于缺氧狀態是一種較好的選擇。

該工藝適合進行連續鍍ITO膜層， ITO膜具有膜層厚度均勻、易控制、膜重復性好、穩定、適于連續生產、可鍍大面積、基片和靶相互位置可按理想設計任意放置、可在低溫下制取致密的薄膜層，該工藝適用于大規模工業化生產，是目前應用最廣的鍍膜方法。需要改善的是該工藝對設備的真空要求較高；膜的光電性能對各種濺射參數的變化比較敏感，因此工藝調節比較困難，同時靶材的利用率也較低(20%左右) 。

射頻磁控濺射沉積使用了射頻電源來解決直流磁控濺射沉積絕緣介質薄膜時存在的“液滴”、異常放電等問題。使用絕緣的銦錫陶瓷靶沉積ITO膜對工藝調節比較簡單，制備的ITO膜的成分和靶材的成分基本一致，但陶瓷靶的制作工藝復雜、價格昂貴，同時射頻濺射沉積速率低，基片升溫高(對基片的要求高) ，射頻電源效率低，設備復雜，且射頻輻射對工作人員的健康也有相當的危害。

在鍍膜工藝生產時， ITO膜主要特性是透明和導電，影響這兩個指標的最主要工藝參數有濺射電壓、沉積速率、基片溫度、濺射總壓、氧分壓及靶材的Sn/ In組分比(一般是1/9) 。

2 真空蒸發沉積

傳統的真空蒸發法廣泛地被應用于制備包裝用的鋁膜和各種光學薄膜等生產中，由于它具有設備簡單、沉積速率高的優點，這種方法也可用于制備ITO 膜。

一種作法是直接加熱蒸發In2O3和SnO2的混合膜料，由于膜料的蒸發溫度太高，因此必須采用電子束轟擊加熱，而不適合在工業化生產中應用。另一種作法是使用電阻加熱蒸發舟蒸發熔點低的In和Sn混合料，同時反應室中通入氧氣，通過反應生成ITO膜。這種方法設備簡單、成本低。但要得到性能優良的膜，沉積時基片必須加熱到較高的溫度，并且必須進行熱處理。

近年來，為了提高膜的質量和降低基片溫度，發展了等離子體輔助蒸發制備ITO膜的方法 ，即在真空室中增設電極，施加直流電壓，形成直流輝光放電等離子體。由于等離子體對基片的轟擊和對膜料分子的活化作用，提高了膜的質量，降低了基片溫度。但是基片溫度仍然維持在200 ℃以上，而且由于直流輝光放電條件的限制，氧分壓必須維持在100Pa以上(在較低的氧分壓下，放電將熄滅)。我們知道決定ITO膜電學性能的最主要的參量之一是氧空位的濃度，低的氧分壓有可能形成高濃度的氧空位，以獲得高的電導率。

3 溶膠- 凝膠(Sol-Ge) 法

溶膠-凝膠法是制備高性能顆粒、纖維和薄膜的新型方法，80年代初將溶膠-凝膠法應用于鍍ITO膜，將異丙醇銦[In(OC3H7)3]和異丙醇錫[Sn(OC3H7 4]溶于酒精，超聲混合成溶膠，再用旋轉法或提拉法鍍在玻璃表面，陳化后進行400～500℃的熱處理除去有機成分，然后在還原氣氛中冷卻到200℃以下。用溶膠-凝膠法可以鍍10～12m^2大面積的膜，以制備低輻射(LE)玻璃與中空玻璃。

此法易于控制薄膜的成分，可以在分子水平控制摻雜，適合摻雜水平要求精確的薄膜，同時可使原材料在分子水平緊密結合，薄膜高度均勻，通過選擇溶劑、調整濃度、添加催化劑，可以容易地控制溶膠性質，控制膜厚度，提拉法還可以雙面鍍膜。

總之，溶膠- 凝膠法無需真空設備，工藝簡單，適用于大面積且形狀復雜的基體，對基體無損傷，對ITO薄膜的大型產業化有非常重要的作用。

用溶膠- 凝膠法制備光電性具佳的ITO膜受到很多因素的影響，其中包括：摻Sn比例、金屬離子濃度、提拉速度、燒制溫度等。只有選擇合適的摻Sn比例(12%左右) 、盡量大的金屬離子濃度(約0.64M) 、適當的提拉速度、盡可能高的溫度才能制備出優良的ITO膜。

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