研究方向 研究簡介研究方向 硬質薄膜透明導電膜其他功能性薄膜CIGS太陽能電池燃料電池鋰電池銀合金生質碳研究計畫 |
透明導電氧化物(Transparent Conductive Oxide, 簡稱TCO)薄膜既是金屬氧化物，又是半導體薄膜材料，也屬於光學材料。透明導電薄膜的種類有很多，但氧化物薄膜占主導地位。最早的透明導電氧化物薄膜CdO於1907年由Badeker首次製成，從此開始了透明導電薄膜的研究、開發與利用。透明導電氧化物薄膜一般為多晶膜，主要包括In，Sb，Zn和Cd的氧化物及其複合多元氧化物薄膜材料。SnO2基和In2O3基薄膜開始出現於20世紀50年代，而ZnO基薄膜則興起於20世紀80年代。目前研究較多的是SnO2：F (FTO), In2O3：Sn (ITO)和ZnO：Al (ZAO)。透明導電氧化物薄膜具有禁頻寬、電阻率低、可見光範圍光透射率高和紅外光譜區光反射率高等共同光電特性，廣泛地應用於平面顯示器件、太陽能電池、反射熱鏡、氣體敏感器件、特殊功能視窗塗層及其他光電子、微電子、真空電子器件領域。近年來還出現了由多種氧化物組成的新型多元化合物TCO薄膜以及具有p型導電特性的TCO薄膜，使得TCO薄膜的研究和應用領域大大擴展。
隨著應用領域的不斷擴大，對透明導電薄膜的物理性質和化學性質提出了更高的要求。因此必須不斷改進TCO薄膜的製備方法，而且努力的方向應體現完善薄膜性能、降低反應溫度、提高控制精度、降低制備成本和適應集成化等趨勢。對不同的薄膜材料、不同的襯底和不同的應用目的，研究有針對性的製備方法，發展低溫製備技術、柔性襯底製備方法以及低成本製造技術,使製造技術的適應性更好，薄膜的應用領域更廣，器件的製造成本更低。 P-type透明導電膜 TCO材料的應用上較少有透明元件發展的相關報導，其主要原因在於P型材料相當少且其電阻率也較高，使得這些材料無法製作為良好的 PN 接面，因此製作良好的 P 型TCO薄膜是相當重要的發展趨勢。實驗室在適當製程控制下，成功獲得CuAlO2單相結構，其具有優良的P型透明特性。
本研究報告重點在透明導電多元合金氧化物薄膜的開發，為發展光電半導體材料之創新方法，基於高熵合金理論與特性—材料可多元組合、在熱力學上亂度或熵值的增加有助於系統自由能的降低及安定性、與氧原子形成簡單結構之氧化物，作為開發多元合金光電半導體氧化物之基礎理論。
研究顯示，氧含量為58
at.%
的
(TiVCrZrTa)xO1-x薄膜的非直接能隙為2.38
eV，具有約70
%的光學穿透率，藉由氮原子加入在(TiVCrZrTa)xO1-x薄膜中，可減少氧化態或增加價電子數，因此可控制氧化物薄膜光學與電學性質，所形成的(TiVCrZrTa)xNyO1-x-y是n型光電半導體。
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