近年来, 氧化铟锡(ITO)薄膜因其可实现介电常数近零(Epsilon-Near-Zero, ENZ)且易于调制的特性, 已经成为非线性光学和微纳光学等领域的研究热点。文章先使用射频磁控溅射法在硅基底上制备ITO薄膜, 再通过椭圆偏振光谱仪测试并拟合其光学参数, 探究了本底真空度、溅射功率、溅射气压、衬底温度和膜厚等因素对ITO薄膜ENZ波长的调节机制。通过优化工艺, 使ITO薄膜最短ENZ波长蓝移至1094.4nm, 突破了以往文献报道的极限。该研究将ITO薄膜的ENZ波长延伸至近红外短波区域, 有望实现微纳光电器件相关领域向短波方向的应用拓展。

采用直流磁控溅射的方式,在浮法玻璃衬底上制备了氧化铟锡(ITO)薄膜。通过改变薄膜沉积时间,制备出不同厚度的ITO薄膜。随着膜厚由16 nm逐渐增大到271 nm,其结晶程度得到增强,对应的载流子浓度由4.79×10 ²⁰ cm ^-3增大到2.41×10 ²¹ cm ^-3,表面等离子体共振(SPR)波长由1802 nm逐渐蓝移到1204 nm,实现了近红外区域SPR波长较宽范围的可控调节。采用Drude自由电子气模型,对不同厚度ITO薄膜的SPR波长进行了理论计算,进一步证明了SPR波长的有效调节取决于膜厚对载流子浓度的影响作用。

探讨低温下的ITO薄膜方块电阻值随温度的变化关系, 为军用特种显示器在极端低温环境下的加热功耗设计提供理论依据。通过测量ITO薄膜加热器电极电阻值随温度的变化量, 研究温度(低温)对ITO薄膜导电性能的影响。实验结果表明: ITO薄膜的导电性能在低温下随着温度的降低而提高; 低温下的ITO薄膜方块电阻值与温度之间呈一元二次函数关系变化; ITO薄膜的膜层越厚, 低温下其方块电阻值降低越明显, 导电性越高; 当环境温度由常温(25℃)降至-50 ℃时, 几种不同膜厚的ITO薄膜方块电阻值分别平均降低5.55 %、5.01 %和2.77 %, 对应的功耗平均增加5.88 %、5.28 %和2.85 %。该试验结果为军用特种显示器在极端低温环境下的加热功耗设计提供了理论依据。

在低温条件下采用直流磁控溅射法在有机玻璃(PMMA)衬底上制备了ITO薄膜。分别采用分光光度计、四探针测试仪研究了底涂层、衬底温度、氧流量、溅射时间对PMMA上沉积的ITO薄膜性能的影响。研究结果表明: 涂覆底涂层有助于ITO成膜; 衬底温度影响薄膜的方块电阻值; 适当增大O2流量可以提高薄膜的透射率, 但过高的O2流量降低薄膜的导电性; 溅射时间延长, 方块电阻值减小。优化工艺后制备的ITO薄膜为非晶态膜, 可见光平均透过率达83.5%, 方块电阻为22Ω/□。

阐述了射频磁控溅射方法制备的柔性衬底ITO透明导电膜的结构和光电特性与靶材中SnO₂含量的关系.ITO靶材中In₂O₃掺杂SnO₂最佳比例(质量比)为7.5%,制备薄膜的霍耳迁移率为89.3 cm²/(V·s),电阻率为6.3×10-4Ω·cm,在可见光范围内相对透过率为85%左右,随着靶材中SnO₂含量增大,薄膜的光学带隙展宽.用不同掺杂比例的靶材制备的薄膜均为多晶纤锌矿结构,掺杂比例增大,样品的晶格常数变大,晶格畸变明显.