《炬丰科技-半导体工艺》超薄金属透明电极

书籍：《炬丰科技-半导体工艺》

文章：超薄金属透明电极

编号：JFKJ-21-490

作者：炬丰科技

超薄金属薄膜的定义

  “薄膜科学”的起源可以追溯到 1852 年 Grove的观察，他指出金属薄膜是通过阴极溅射高能正离子而形成的。从那时起，它走过了漫长的道路，今天它已成为一门成熟的学科，并产生了许多工业和家用产品。由于金属薄膜在电子、光学、航空、空间科学防御和其他几个行业中的广泛应用，金属薄膜的研究出现了惊人的增长，就像它们的对应介电薄膜一样。这些研究以有源器件和无源元件的形式出现了许多发明，例如压电器件、传感器元件、太阳能存储及其向其他形式的转换、反射和抗反射涂层等。

沉积方法和设备

  现有的薄膜沉积技术主要基于物理气相沉积 (PVD) 工艺：其中最流行的是溅射和热蒸发，但脉冲激光烧蚀也越来越重要。无论使用哪种技术，由于杂质和污染物的重要性，使用 PVD 的薄膜沉积依赖于超高。

成长机制

  薄膜生长由三个不同的步骤组成：成核，然后是聚结，最后是厚度增长。在薄膜形成的早期阶段，足够数量的蒸气原子或分子凝结并在基材上建立永久驻留。许多这样的电影诞生事件发生在这个所谓的成核阶段。在成核阶段，观察到小但高度移动的簇或岛的均匀分布。在这个阶段，先前的原子核结合了撞击原子或分子和亚临界簇，并且在岛密度迅速饱和的同时尺寸增大。下一阶段涉及通过聚结现象合并岛屿。聚结降低了岛密度，导致基底局部剥蚀，在此可以发生进一步的成核。持续的合并导致连接网络的发展，其间有未填充的通道。随着进一步沉积，通道填充并收缩，留下孤立的空隙。最后，即使是空隙也完全填满，薄膜被认为是连续的。

表面分析

  分析 UTMF 的表面形态提供了有关薄膜结构特性的信息以及对电学和光学性能的见解。当从大块薄膜过渡到薄膜时，表面结构在确定 UTMF 的特性方面变得更加重要。特别是，表面形态显着影响电传导。不导电的薄膜可能由于不连续性而产生于足够粗糙的表面。因此，在处理 UTMF 时，与层的厚度相比，沉积的薄膜保持光滑是非常重要的。如果 UTMF 是连续的，那么基板的表面粗糙度必须小于要沉积的 UTMF 的厚度，这已经很直观了。

灵活性分析

  分析压力下 UTMF 的特性可提供有关薄膜稳健程度的信息。随着技术现在转向具有柔性 OLED、OPV 和显示器的柔性电子产品，TE 在弯曲时保持其特性非常重要。TE 特性的变化会导致设备寿命缩短或完全失效。为了研究沉积的 UTMF 的柔韧性，开发了如图 2.5 所示的设置。要分析的薄膜沉积在 1 x 1 英寸的柔性基材上（通常为聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 。

电气分析

  本节描述了 UTMF 的导电特性。根据定义，电阻率或电导率等固有特性应该是恒定的，并且与给定的大块材料的尺寸无关。然而，这不适用于薄膜。当薄膜厚度与物理现象的特征长度尺度相当时，内在特性会受到所谓的尺寸效应 的影响。一旦薄膜厚度与介质中的电子平均自由程相当，电导率就会受到尺寸限制的影响。在 UTMF 的情况下，发现其电阻率远高于相应的块状金属的电阻率，并且随着薄膜厚度的增加而降低，最终达到通常接近块状金属的值。

光学分析

  为了在不同应用中成为具有竞争力的 TE，UTMF 应在光谱的可见光区域保持最小的光损耗。此外，还有一些应用受益于非常广泛的透明光谱，例如紫外线 (UV) 和红外线 (IR) 检测器，它们的工作波长在可见光范围之外。通常，材料对光辐射的响应取决于其电子能带结构。在金属中，光学特性主要取决于导带的贡献，即自由电子气体的贡献，在某些情况下还取决于带内跃迁。只要自由电子的弛豫时间远短于电磁波的周期，金属就会表现出强吸收和高反射率。