上海光機所在氧化銦錫薄膜雷射退火技術研究中獲進展

2020-11-04 光明網

近日，中國科學院上海光學精密機械研究所薄膜光學實驗室在1064nm準連續雷射退火氧化銦錫（ITO）薄膜研究中取得新進展，發現準連續雷射退火誘導ITO薄膜表面形貌的變化和溫升的依賴關係。相關成果發表在《光學材料快報》（Optical Materials Express）上。

ITO是最重要的透明導電電極材料之一，廣泛應用於太陽能電池、電光開關、液晶器件等光電器件中。在ITO製備及退火中，溫度是影響ITO薄膜性能的關鍵因素之一。適當的退火溫度可以提高薄膜的結晶度、表面粗糙度以及光電性能。然而，過高的溫度，尤其是雷射誘導產生的快速溫升，導致膜層開裂、熔化、蒸發、燒蝕等損傷。ITO薄膜這些熱現象意味著可以通過優化雷射退火溫度實現對ITO薄膜特性的提升。

課題組利用高平均功率1064nm準連續雷射實現退火溫度的緩慢上升，通過設計不同厚度的ITO薄膜實現對ITO薄膜溫度場分布的調控，發現在準連續雷射退火ITO薄膜中，一旦退火溫度達到~520K的形變溫度閾值或~1250K的裂紋溫度閾值，薄膜表面便會出現相應的形變或裂紋，初始表面形變或裂紋的尺寸與表面溫度高於形變或裂紋溫度閾值區域的尺寸相吻合。該研究闡明準連續雷射退火對ITO薄膜形貌的影響規律以及機制，為準連續雷射退火工藝的優化以及技術的應用提供了重要指導。

研究工作得到國家自然科學基金、中科院戰略重點研究項目和脈衝功率雷射技術國家重點實驗室開放研究基金的支持。

圖1.不同溫度場分布ITO薄膜的表面形貌

圖2.退火誘導的實際形貌尺寸與模擬形貌尺寸對比。（a）形變實際尺寸與模擬尺寸。（b）裂紋實際尺寸與模擬

來源： 上海光學精密機械研究所

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