邱阳等,mO薄膜的研究进展 第37卷 %eT Conduction band (n-type material Donor level 2 Visible photon Valence band 图6n型透明导电氧化物的能带结构 Figure 6 Band structure of n-type TCO materials. The energy of visible photons are insufficient to excite electron from valence band to conduction band but sufficient to excite electron from shallow donor level to +[- Energy Vo+Sn+ In,O3 Conductor In,- Sn, O (large x) 图7纯净及掺杂后In2O3的能带结构图 Figure 7 Energy band structure of pure and doped In2O3 IrO晶体结构非常复杂,因此目前尚不能完全清楚IO薄膜的能带结构及其作用机理。Fan和 goodenough最早通过化学分析电子光谱学原理建立了In2O3和IO的能带结构,此后众多学者对 该模型进行了大量修正及补充: Hamberg等人③提出了一维简化模型以描述IDO的能带结构。 普遍被接受的IO能带结构如图7所示:未掺杂时,In2O3价带为填充状态,主要由O2p态和 ln5s成键态杂化形成,In34°态则位于价带底:导带主要由In5s反键态组成,费米能级Ep位于导 带和价带中间。半导体化(氧缺位形成或掺杂Sn)后,导带底下方形成n型潜施主能级,EF上升至 导带底和施主能级之间:随着掺杂浓度的上升,施主杂质的态密度逐渐提高,EF继续上升直至进入 导带。Sn的5s电子层在导带底下方稳定存在形成单电子施主能级,氧空位则形成双电子施主能级, 共同提供导电电子1839 Scott等人向基于密度泛函理论(DFI)分析了IO的能带结构; Odaka等人出则采用线性 Muffin-Tin轨道原子球近似法①LMTO-ASA)计算了In2O3的能带结构,并采用缀加求波原子球近似 法(ASW-ASA)研究了Sn掺杂对InO3能带结构的影响: Mryasov等人采用修正的全势线性 308  邱 阳 等, ITO 薄膜的研究进展 第 37 卷 图 6 n 型透明导电氧化物的能带结构 Figure 6 Band structure of n-type TCO materials. The energy of visible photons are insufficient to excite electron from valence band to conduction band, but sufficient to excite electron from shallow donor level to conduction band 图 7 纯净及掺杂后 In2O3的能带结构图 Figure 7 Energy band structure of pure and doped In2O3 ITO 晶体结构非常复杂，因此目前尚不能完全清楚 ITO 薄膜的能带结构及其作用机理。Fan 和 Goodenough [38] 最早通过化学分析电子光谱学原理建立了 In2O3 和 ITO 的能带结构，此后众多学者对 该模型进行了大量修正及补充：Hamberg 等人[39]提出了一维简化模型以描述 ITO 的能带结构。 普遍被接受的 ITO 能带结构如图 7 所示：未掺杂时，In2O3价带为填充状态，主要由 O 2p 态和 In 5s 成键态杂化形成，In 3d10 态则位于价带底；导带主要由 In 5s 反键态组成，费米能级 EF位于导 带和价带中间。半导体化 (氧缺位形成或掺杂 Sn) 后，导带底下方形成 n 型潜施主能级，EF上升至 导带底和施主能级之间；随着掺杂浓度的上升，施主杂质的态密度逐渐提高，EF 继续上升直至进入 导带。Sn 的 5s 电子层在导带底下方稳定存在形成单电子施主能级，氧空位则形成双电子施主能级， 共同提供导电电子[38,39]。 Schtt 等人[40]基于密度泛函理论 (DFT) 分析了 ITO 的能带结构；Odaka 等人[41]则采用线性 Muffin-Tin 轨道原子球近似法 (LMTO-ASA) 计算了 In2O3 的能带结构，并采用缀加求波原子球近似 法 (ASW-ASA) 研究了 Sn 掺杂对 In2O3 能带结构的影响；Mryasov 等人[42]采用修正的全势线性