等離子體表面處理ITO有機光伏電池提升其表面性能

銦(yin)錫氧(yang)化物(wu)(ITO)作為一種(zhong)重要的(de)(de)透明半導(dao)(dao)體(ti)材料,不僅具有穩定的(de)(de)化學性質,而(er)且具有優良的(de)(de)透光性和導(dao)(dao)電能力(li),因此(ci)在(zai)光電子工業中得到了非常廣泛的(de)(de)應用。

ITO的(de)導(dao)帶主(zhu)要由(you)In和Sn的(de)5s軌道組(zu)成,而價帶則是氧的(de)2p軌道占(zhan)主(zhu)導(dao)地位(wei)(wei),氧空位(wei)(wei)及Sn取代(dai)摻(chan)雜原(yuan)子構(gou)成施主(zhu)能(neng)級并(bing)影響導(dao)帶中的(de)載流子濃度,ITO由(you)于沉(chen)積過(guo)程中在薄膜中產生氧空位(wei)(wei)和Sn摻(chan)雜取代(dai)而形成高度簡(jian)并(bing)的(de)n型半導(dao)體,其費米(mi)能(neng)級Er位(wei)(wei)于導(dao)帶底Ec之上(shang),從而具(ju)有很高的(de)載流子濃度和較低的(de)電(dian)阻(zu)率。

另外,ITO的光(guang)學帶隙較(jiao)寬,因此它(ta)對可(ke)見(jian)光(guang)和近紅外光(guang)都具(ju)有很高的透過率。由于ITO薄膜具(ju)有上述獨特性(xing)質,所以(yi)它(ta)被廣泛(fan)應用(yong)于光(guang)伏電(dian)池、電(dian)致發光(guang)、液晶(jing)顯示、傳感器(qi)和激光(guang)器(qi)等光(guang)電(dian)器(qi)件中(zhong)。

眾(zhong)所周知,ITO屬于非化(hua)學(xue)(xue)計(ji)量(liang)學(xue)(xue)化(hua)合物,沉積條件、后處理工(gong)藝和清(qing)洗(xi)方法等(deng)因素都(dou)將明顯影響其表(biao)面(mian)(mian)性能。特別是其表(biao)面(mian)(mian)的表(biao)面(mian)(mian)形態和化(hua)學(xue)(xue)組分(fen),從(cong)而影響ITO薄膜與有機層之間的界面(mian)(mian)特性,進而影響器件的光電性能。

因此(ci)商用ITO導電(dian)玻璃用于制(zhi)作器(qi)(qi)件之前,通(tong)常需要采用適當的(de)方(fang)法(fa)(fa)對ITO薄(bo)膜表面(mian)進(jin)行處理。通(tong)過(guo)改進(jin)其表面(mian)電(dian)學性能和(he)表面(mian)形(xing)態來提(ti)高器(qi)(qi)件的(de)性能。迄今(jin)為(wei)止,用于ITO表面(mian)改性的(de)方(fang)法(fa)(fa)可(ke)以分為(wei)干法(fa)(fa)處理和(he)濕(shi)法(fa)(fa)處理兩種類型。

其(qi)中,干法處理通常采(cai)用(yong)各種(zhong)電離氣(qi)體(ti)等離子體(ti)對ITO表(biao)面(mian)進(jin)行清(qing)洗(xi),來去除其(qi)表(biao)面(mian)污(wu)染,改(gai)善其(qi)表(biao)面(mian)形態;而(er)濕法處理則通過(guo)不同的(de)(de)有機溶劑在ITO表(biao)面(mian)鍵合新的(de)(de)活性(xing)基團,以達(da)到對其(qi)表(biao)面(mian)進(jin)行改(gai)性(xing)的(de)(de)目的(de)(de)。

采用氧(yang)等(deng)離子體(ti)處理對ITO陽極(ji)進行表面改性,處理前后ITO薄膜化學組分、晶體(ti)結構、透(tou)光性能和(he)方(fang)塊電阻(zu)的(de)變化可以看出,未處理的(de)ITO表面含(han)有碳元素相關(guan)的(de)殘(can)余污(wu)染物;而經過等(deng)離子體(ti)處理后,其峰值強度明顯減小(xiao),這(zhe)說明等(deng)離子體(ti)處理能有效去除ITO表面上的(de)有機污(wu)染物。

等離子體(ti)表面(mian)(mian)處理(li)在(zai)降低了(le)(le)ITO表面(mian)(mian)的碳濃度的同時,提(ti)高了(le)(le)ITO表面(mian)(mian)的氧濃度。從而改善(shan)了(le)(le)ITO表面(mian)(mian)的化學組分(fen),這對于提(ti)高ITO的功函(han)數、改善(shan)器件(jian)性能是(shi)非常(chang)重要的。