第5期 《现代技术陶瓷》 Advanced Ceramics,2016,37(5):303-324 为6和4。其中,In离子位于两种不同的八面体 位置,如图2所示:四分之一的In离子占据 Wyckoff位置8b,处于被压缩的八面体的三角 形位置中;另外四分之三I离子则占据 Wyckoff 位置24d,位于扭曲程度更大的八面体中。构成 晶格结构的48个氧离子占据 Wyck位置48e 。晶格中包含三种In-O键长度,分别为213A、 AA 219A及223A10。 ITO薄膜中Sn对In的替位式掺杂不会改变 图3典型的ITO薄膜的XRD图谱 In2O3的晶体结构。多数情况下,IIO薄膜表现 Figure 3Typical XRD pattern of ITo thin film 出有(2)或(400)择优取向(如图3所示), 其晶格常数一般比块体InO3略大,并随制备方 法和工艺条件的不同而略有变化。ITO晶格常薮的变化主要源于杂质缺陷及本征缺陷引起的晶格畸 变。此外,少数研究者的实验中还观察到了晶格常数收缩的现象1 通常认为,薄膜材料的微结构特性会对薄膜的其他物理性能起到决定性作用。一些学者的硏究 表明,宏观上具有高度择优取向的Io薄膜通常会表现出独特物理性能。 Kurdesau3、Betz同、 Giusti1及 Elhalawaty1等人研究认为,具有(22)择优取向的mO薄膜通常表现出相对高的可见 光透过率、载流子迁移率、禁带宽度及Sn离子掺杂率;而 Yeadon、 Choi [18、 Guillen明以及 Manavizadeh等人则指出,具有(400)择优取向的薄膜具有较高的氧空位浓度、载流子浓度及表 面平整度。Pham2等人尝试利用分步沉积的方式控制IO薄膜在玻璃基片上的结晶取向。他们先 利用氩气、氧气混合气体作为启辉和反应气体在基片上沉积了一层厚度为2nm的高度氧化ITO种 子层,再利用纯氩气溅射在种子层上生长ITO从而获得具有高度(22)择优取向的薄膜(图4)。此 外,研究者还发现通过复杂热处理过程2或利用外延生长法2-26在单晶基片上沉积可获得具有择优 取向的ITO薄膜,但这些制备方式过程复杂,沉积效率较低,并且在玻璃等不具有特定晶体取向的 with o-ITO layer (211) out o-ITO layer 20/ degree 图4(a)(22)择优取向及随机取向的ITO薄膜XRD图谱;(b)(22)择优取向ITO薄膜SEM照片; (c)随机取向IO薄膜的SEM照片 Figure 4(a)XRD pattern of (222)and random textured Ito thin film; (b)SEM image of (222)textured ITo thin film;(c)SEM image of random textured ITo thin film第 5 期 《现代技术陶瓷》 Advanced Ceramics, 2016, 37 (5): 303324  305  为 6 和 4。其中，In 离子位于两种不同的八面体 位置，如图 2 所示：四分之一的 In 离子占据 Wyckoff 位置 8b，处于被压缩的八面体的三角 形位置中；另外四分之三 In 离子则占据 Wyckoff 位置 24d，位于扭曲程度更大的八面体中。构成 晶格结构的 48 个氧离子占据 Wyckoff 位置 48e [9]。晶格中包含三种 InO 键长度，分别为 2.13Å、 2.19Å 及 2.23Å [10]。 ITO 薄膜中 Sn 对 In 的替位式掺杂不会改变 In2O3 的晶体结构。多数情况下，ITO 薄膜表现 出有 (222) 或 (400) 择优取向 (如图 3 所示)， 其晶格常数一般比块体 In2O3 略大，并随制备方 法和工艺条件的不同而略有变化。ITO 晶格常数的变化主要源于杂质缺陷及本征缺陷引起的晶格畸 变。此外，少数研究者的实验中还观察到了晶格常数收缩的现象[11,12]。 通常认为，薄膜材料的微结构特性会对薄膜的其他物理性能起到决定性作用。一些学者的研究 表明，宏观上具有高度择优取向的 ITO 薄膜通常会表现出独特物理性能。Kurdesau [13]、Betz [14]、 Giusti [15]及 Elhalawaty [16]等人研究认为，具有 (222) 择优取向的 ITO 薄膜通常表现出相对高的可见 光透过率、载流子迁移率、禁带宽度及 Sn 离子掺杂率；而 Yeadon [17]、Choi [18]、Guillén [19] 以及 Manavizadeh [20] 等人则指出，具有 (400) 择优取向的薄膜具有较高的氧空位浓度、载流子浓度及表 面平整度。Pham [21] 等人尝试利用分步沉积的方式控制 ITO 薄膜在玻璃基片上的结晶取向。他们先 利用氩气、氧气混合气体作为启辉和反应气体在基片上沉积了一层厚度为 2 nm 的高度氧化 ITO 种 子层，再利用纯氩气溅射在种子层上生长 ITO 从而获得具有高度 (222) 择优取向的薄膜 (图 4)。此 外，研究者还发现通过复杂热处理过程[22]或利用外延生长法[2326]在单晶基片上沉积可获得具有择优 取向的 ITO 薄膜，但这些制备方式过程复杂，沉积效率较低，并且在玻璃等不具有特定晶体取向的 图 3 典型的 ITO 薄膜的 XRD 图谱 Figure 3Typical XRD pattern of ITO thin film 图 4 (a) (222) 择优取向及随机取向的 ITO 薄膜 XRD 图谱; (b) (222) 择优取向 ITO 薄膜 SEM 照片; (c) 随机取向 ITO 薄膜的 SEM 照片 Figure 4 (a) XRD pattern of (222) and random textured ITO thin film; (b) SEM image of (222) textured ITO thin film; (c) SEM image of random textured ITO thin film