邱阳等,ITO薄膜的研究进展 第37卷 substrate (a) ionized impurity scattering (b) Grain boundary scattering Electron seattering (c)Neutral impurity scattering 图8ITO薄膜中的载流子散射机制 Figure 8 Carrier scattering mechanisms in Ito thin films (2)中性杂质散射:在ITO晶格中,O-可被两个Sn艹束缚在晶格间隙处,形成中性复合粒子 并对载流子产生散射作用。根据 Erginsoy模型4,中性杂质对迁移率的影响△可表示为 20h 其中h为约化 Planck常量,c为真空介电常数,e为薄膜介电常数,N为中性杂质浓度。 (3)晶界散射:在多晶薄膜中,除上述散射机制外,还需考虑晶界对载流子的散射作用。晶界 处易形成高密度的界面态,产生空间电荷区域,使能带发生弯曲,形成界间势垒阻碍电荷输运。晶 界还可俘获晶粒中的自由载流子,被俘获的电荷阻断了空间电场的连续性,对自由载流子产生散射 作用。由于晶界复杂的能量状态,晶界散射对载流子迁移率的影响A2可半定量描述为 Lg nkT kT 式中,为晶界势垒,M是与势垒高度相关的因数,n为薄膜单位长度内的晶粒数目,k为 boltzman 常数 此外,研究者们还提出电子-电子散射、声学波形变势散射、声学波压电散射、光学波形变势散 射及相应的极性声学波、极性光学波散射等众多散射机制。上述散射机制作用机理复杂,较难进行 明确的定量测量。计算结果表明这些散射机制对载流子迁移率的作用远低于离化杂质散射,对ITO 薄膜电学性能的实际影响较小 在均质连续薄膜中,方块电阻Rs与薄膜厚度d成反比,反比例系数即为薄膜的电阻率p Rs=p/d 使IO薄膜具有较低的方块电阻,即要求薄膜具有尽可能低的电阻率。电阻率为电导率σ的倒 数,即: 式(11)说明同时增大薄膜内的载流子浓度及载流子迁移率可获得低电阻率薄膜,但实际情况中过高 的载流子浓度会对迁移率产生制约。 310  邱 阳 等, ITO 薄膜的研究进展 第 37 卷 (2) 中性杂质散射：在 ITO 晶格中，O2 可被两个 Sn4+ 束缚在晶格间隙处，形成中性复合粒子 并对载流子产生散射作用。根据 Erginsoy 模型[45]，中性杂质对迁移率的影响 N可表示为： 0 f n 3 3 N 20 * N m e      (8) 其中 ħ 为约化 Planck 常量，ε0 为真空介电常数，εf为薄膜介电常数，Nn为中性杂质浓度。 (3) 晶界散射：在多晶薄膜中，除上述散射机制外，还需考虑晶界对载流子的散射作用。晶界 处易形成高密度的界面态，产生空间电荷区域，使能带发生弯曲，形成界间势垒阻碍电荷输运。晶 界还可俘获晶粒中的自由载流子，被俘获的电荷阻断了空间电场的连续性，对自由载流子产生散射 作用。由于晶界复杂的能量状态，晶界散射对载流子迁移率的影响 g 可半定量描述为[8]：         kT eΦ n kT M b c g  exp (9) 式中，Φb 为晶界势垒，M 是与势垒高度相关的因数，nc为薄膜单位长度内的晶粒数目，k 为 Boltzmann 常数。 此外，研究者们还提出电子电子散射、声学波形变势散射、声学波压电散射、光学波形变势散 射及相应的极性声学波、极性光学波散射等众多散射机制。上述散射机制作用机理复杂，较难进行 明确的定量测量。计算结果表明这些散射机制对载流子迁移率的作用远低于离化杂质散射，对 ITO 薄膜电学性能的实际影响较小。 在均质连续薄膜中，方块电阻 RS与薄膜厚度 d 成反比，反比例系数即为薄膜的电阻率 ρ： R / d S   (10) 使 ITO 薄膜具有较低的方块电阻，即要求薄膜具有尽可能低的电阻率。电阻率为电导率 σ 的倒 数，即：    Ne 1 1   (11) 式 (11) 说明同时增大薄膜内的载流子浓度及载流子迁移率可获得低电阻率薄膜，但实际情况中过高 的载流子浓度会对迁移率产生制约。 图 8 ITO 薄膜中的载流子散射机制 Figure 8 Carrier scattering mechanisms in ITO thin films