溶液法制备可图案化透明电极ITO多层薄膜孔隙率的三维纳米尺度表征

摘要： 铟锡氧化物（ITO）薄膜是许多用于新兴技术（超越传统光电子学领域）的层状异质结构的关键组成部分。成分与形貌变化会直接影响器件性能，因此需要借助先进的多模态表征方法控制形貌以评估器件。本研究通过结合深度敏感中子反射（NR）、非接触式原子力显微镜（AFM）形貌图及截面扫描电镜（SEM）图像的结果，以三维纳米级精度量化了旋涂法制备的多层ITO薄膜。尽管最表层孔隙率高达60%，但随着底层亚层数量增加孔隙率逐渐降低，不同层数的薄膜仍保持视觉透明性。研究获得了贯穿整膜及各单层的表面/界面粗糙度、厚度数据。NR数据还首次提供了薄膜化学成分及逐层体密度的定量深度信息，这为通过孔隙网络监测并最终调控方阻提供了途径。当采用相同配方进行喷墨打印图案化时，大孔隙消失且光学性能提升至全可见光波段>90%透射率。所有五层薄膜均实现低至10?2 Ω·cm的方阻值，因而可作为包括液晶显示器在内的多种器件的可图案化透明电极。