文章编号:100022618(2002)0220001207吸收透明导电薄膜生长与复光学常数测定马晓翠,舒启清(深圳大学理学院,深圳518060)摘要:用带特殊热(冷)阱的可控制基片温度的电阻加热式真空蒸镀薄膜装置,把吸收透明导电薄膜Au和In2O3分别通过热蒸镀和活化反应淀积在玻璃基片上.In2O3的电阻为80Ω/□,光学透射率不小于80%.透明导电薄膜的复光学常数可通过测量其反射和透射系数得到,但考虑到基片背表面的存在,必须对反射和透射系数进行修正.引入修正后所得到的复光学常数与椭偏测量的结果一致.关键词:吸收透明导电薄膜;反射系数;透射系数;复光学常数中图分类号:O48414+1文献标识码:A引言吸收透明导电薄膜广泛用于制作各种平板显示装置的透明电极,包括液晶显示屏和有机发光二极管等1,2.这类薄膜中最常用的是小于30nm的金属薄膜(如Au、Ag和Cu薄膜)以及Cd2SnO4(cadmium2tin2oxide,CTO)薄膜和掺Sn的In2O3(indium2tin2oxide,ITO)薄膜326.复光学常数n2ik)是表征吸收透明薄膜性质的重要参数7.本文给出一种可控制(基片温度的热蒸发薄膜生长设备,讨论了通过测量生长在透明基片上的吸收透明导电薄膜的反射系数和吸收系数获取其复光学常数的方法.通常,求解薄膜复光学常数的计算公式是假设薄膜位于一个半无限的衬底(基片)介质上得到的.但是,对任一用于测量薄膜反射和透射系数的实际多层膜光学系统,其薄膜实际上都是淀积在一个尺寸有限的衬底(基片)介质上.因此,当用测量所得的薄膜的反射和透射系数来计算复光学常数时,必须对测量数据进行衬底背表面修正.最后,把引入修正后计算所得的复光学常数与椭圆偏振仪的测量值进行了比较.1实验图1是电阻加热式真空蒸镀薄膜装置的示意图.它的主要部件是一个便于拆卸的可控制样品温度的圆杯形热(冷)阱,其设计上的独到之处是杯外壁四周上有一个防止与外界热交换的真空隔离区,试样支承杯形热(冷)阱底部固定连接成一体.当加热样品时,可在热(冷)阱内放置一个作为加热电阻的铜柱,加热温度由调压器控制.当冷却样品时,可在热收稿日期:2002202206基金项目:深圳市科技局资助项目(200012),深圳大学科研基金资助项目(9913)作者简介:马晓翠(19532),女(汉族),吉林省长春市人,深圳大学副教授.E2mail:maxiaocui@1631net2深圳大学学报(理工版)第19卷(冷)阱内放冰块或注入液氮.真空室内的两个蒸发源可以同时工作,分别蒸发不同的材料.In2O3薄膜用活化反应法制备:99199%的金属In用钼舟在6×10-2Pa的纯氧气气氛中淀积在温度为300℃的玻璃基片上,反应生成In2O3.In2O3膜的淀积速率为011nm/s,膜厚125nm,其电阻为80Ω/□(Ω/□为薄膜的方块电阻),光学透射率不小于80%.Au薄膜用一个表面涂敷有Al2O3的由钨丝绕成的篮形蒸发器,把99199%的Au淀积在温度为77K(液图1带特殊热(冷)阱的电阻加热式真空蒸镀薄膜装置示意图Aschematicofaresistance2thermalvacuum氮温度)的玻璃基片上,蒸发速率为011nm/s,膜厚为26nm.薄膜厚度由石英振荡膜厚控制仪实时监测读数,温度测量用一个置于样品支承的热电偶完成(图1未示出).薄膜反射和透射系数的测量以He2Ne激光器(63218nm)作光源,利用大面积Si-光电二极管(UnitedDetec2torTechnologyInc.)检测光.为与反射-透射法的结果相比较,消光椭圆偏振仪(RudolphInstrumentsInc.)用来Fig11evaporatorwithaspecialheater(coolant)holder2计算公式如图2所示,一个边界为平行平面的光学系统,其中一层厚度为d,复数折射率为N1=n1-ik1的吸收透明薄膜,置于两种各向同性的非吸收均匀介质中;各向同性非吸收的均匀入射半无穷介质0和出射介质2的折射率分别为n0和n2.光从薄膜表面正入射(或近正入射)时的反射系数为8图2一束平面光波入射在一个边界为平行平面的光学系统上,其反射系数为R,透射系数为T.Fig12ReflectanceRandtransmittanceTofaplanewaveoflightincidentonanopticalsystemwithparallelplanea1eσ+a2e-σ+a3cosν+a4sinν(1)R=.b1eσ+b2e-σ+b3cosν+b4sinνa1=(n0-n1)2+k12a2=(n0+n1)2+k12(n1+n2)2+k12(n1-n2)2+k12其中,第2期马晓翠,舒启清:吸收透明导电薄膜生长与复光学常数测定3a3=2{n02-(n12+k12)(n12+k12)-n22]-4n0n2k12},a4=4{n2k1[(n12+k12)-n02]-n0k1[(n12+k12)-n22}.4πk1d4πn1d...