ترجمه آماده مقاله
"Electrical, optical, and structural properties of indium–tin–oxide thin films for organic light-emitting devices"
خواص الکتریکی ، نوری، و ساختاری غشاهای نازک اکسید قلع ایندیوم در دستگاه های ساطع کننده نور آلی
مجله و سال انتشار
1999 American Institute of Physics
قیمت 2 هزار تومان
High-quality indium–tin–oxide ~ITO! thin films ~200–850 nm! have been grown by pulsed laser
deposition ~PLD! on glass substrates without a postdeposition annealing treatment. The structural,
electrical, and optical properties of these films have been investigated as a function of target
composition, substrate deposition temperature, background gas pressure, and film thickness. Films
were deposited from various target compositions ranging from 0 to 15 wt% of SnO2 content. The
optimum target composition for high conductivity was 5 wt% SnO2195 wt% In2O3. Films were
deposited at substrate temperatures ranging from room temperature to 300 °C in O2 partial pressures
ranging from 1 to 100 mTorr. Films were deposited using a KrF excimer laser ~248 nm, 30 ns full
width at half maximum! at a fluence of 2 J/cm2. For a 150-nm-thick ITO film grown at room
temperature in an oxygen pressure of 10 mTorr, the resistivity was 431024 Vcm and the average
transmission in the visible range ~400–700 nm! was 85%. For a 170-nm-thick ITO film deposited
at 300 °C in 10 mTorr of oxygen, the resistivity was 231024 Vcm and the average transmission in
the visible range was 92%. The Hall mobility and carrier density for a 150-nm-thick film deposited
at 300 °C were 27 cm2/V s and 1.431021 cm23, respectively. A reduction in the refractive index for
ITO films can be achieved by raising the electron density in the films, which can be obtained by
increasing the concentration of Sn dopants in the targets and/or increasing deposition temperature.
Atomic force microscopy measurements of these ITO films indicated that their root-mean-square
surface roughness ~;5 Å! was superior to that of commercially available sputter deposited ITO
films ~;40 Å!. The PLD ITO films were used to fabricate organic light-emitting diodes. From these
structures the electroluminescence was measured and an external quantum efficiency of 1.5% was
calculated.
The simultaneous achievement of maximum optical
transmission and electrical conductivity is not possible since
these two properties are inversely related. Therefore, a figure
of merit has been developed to compare transparent conducting
oxide ~TCO! films like ITO. There have been several
reports on the definition of a suitable figure of merit. One of
the common definitions was proposed by Fraser and Cook35
who defined FTC5T/Rs , where T is the optical transmission
and Rs the electrical sheet resistance. However, on the basis
of this figure of merit FTC , the maximum FTC occurs at 37%
of optical transmission and thus the electrical sheet resistance
was over emphasized in its relative importance to the optical
transmission for films. An optimal consideration between
electrical sheet resistance and optical transmission was
achieved by Haacke36 who defined the figure of merit as
fTC5T10/Rs . On this basis, fTC has the maximum value at
90% of optical transmission. In Table IV, the values for FTC
and fTC for the ITO films prepared in this work are compared
with those of the films prepared by other techniques
reported in the literature. Table IV shows that the ITO films
can be made by PLD at low processing temperatures with
comparable FTC values to other procedures. From Table IV,
it can also be seen that PLD can be used to grow ITO films
with comparable electrical and optical properties to those of
commercial films.
High-quality ITO films have been deposited on glass
substrates by PLD. The electrical, optical and structural
properties of the ITO films have been investigated as a function
of target composition, substrate deposition temperature,
oxygen background gas pressure, and film thickness. All of
the ITO films grown by PLD were found to be n-type semiconductors.
A SnO2 content of 5 wt% in the target was
observed to produce films with a minimum resistivity. However,
for films deposited from a target with greater than 5
wt% of SnO2, an increase in the resistivity was observed. It
is possible that excess Sn atoms may form clusters and distort
the lattice as well as produce additional scattering centers.
Increasing the substrate deposition temperature created
more Sn donors and oxygen vacancies and resulted in a
higher electron concentration, and thus increased conductivity
of the films. A reduced oxygen pressure from 50 to 10
mTorr resulted in more oxygen vacancies and increased the
پس از رسوب، که غشاها در درجه حرارت بالا رفته، رسوب می شود، غشاها را در دمای اتاق در فشار اکسیژن یکسان خنک می کنند. فشار اکسیژن و دمای بستری برای بدست آوردن غشاهایی با کیفیت بالا و مقاومت پایین و شفافیت بالا بهینه سازی می شود.
ضخامت غشاها توسط
یک قلم پروفیلومتر اندازه گیری شد.
ورق های اندازه گیری مقاومت 
با استفاده از یک میله و کاوشگر چهار نقطه ای
انجام شد. با فرض اینکه ضخامت غشاها یکنواخت باشد، مقاومت غشا 
با استفاده از رابطه ساده ی 
تعیین می شود، که در آن 
ضخامت غشاها می باشد. تمامی ورق های مقاومت و مقادیر مقاومت بعنوان
متوسطی از این سه اندازه گیری برای هر غشا تعیین می شود.
که برای توصیف ساختار بلوری غشا به کار برده می شود.
از تجزیه تحلیل و انالیز الگوی پراش، ما
پارامترهای شبکه، گرایش ترجیحی، و متوسط اندازه دانه غشاهای رسوب و ته نشین شده را
تعیین می کنیم. پهنای اوج و پیک واقعی 
مرتبط با اشعه تک رنگ ایکس با
اندازه گیری پهنای پیک و اوج پراش ایکس مشخص شد و موقعیت های اوجی و پیکی ، که با
استفاده از یک روتین تناسب پیکی با تابع توزیع گاوسی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته می شود.
، با این حال، یون قلع توسط یون قلع دومی با توجه به وجود قلع اضافی تحت تاثیر قرار می گیرد و تعامل یون های قلع منجر به سرکوب قابلیت اهدا کنندگی شان می گردد.
. از این رو، افزایش در انشتار با دمای بستری به غلظت الکترون بالاتری نتیجه می شود. کاهش در مقاومت با افزایش در درجه حرارت رسوب را نیز می توان با این حقیقت که اندازه بلور و کریستالیت به طور قابل توجهی با افزایش درجه حرارت رسوب ، افزایش می یابد(جدول 1 را مشاهده کنید)، و سپس، کاهش پراکندی مرز دانه ها و افزایش رسانایی (شکل 5 را مشاهده کنید)، توضیح داد. همچنین کاهش در مقاومت با افزایش مشاهده شده در تحرکت حامل همان گونه که در شکل 4 نشان داده شده است، همراه می باشند.
تهی جایگاه های اکسیژن الکترون های آزاد را غشاها ایجاد می کنند زیرا یک جایگاه خالی اکسیژن دو الکترون اضافی را در غشا تولید می کند. افزایش در تعداد جایگاه های خالی اکسیژن منجر به افزایش تراکم حامل و در نتیجه افزایش رسانایی می شود. این رابطه به خوبی در شکل 6 نشان داده شده است.
. از این رو، کاهش اولیه در مقاومت با توجه به افزایش در هر دو
تراکم حامل و تحرک حامل غشا می باشد. در غشاهایی با ضخامت بیشتر
مقاومت ثابت می ماند زیرا هر دو تراکم حامل و تحرک حامل مستقل از ضخامت می
باشند.
