掺氢氧化铟薄膜的结晶现象

摘要： 研究了溅射沉积非晶态In2O3:H薄膜的结晶过程，探讨了沉积与结晶参数对结晶度和电子霍尔迁移率的影响。通过电子能量损失谱发现结晶薄膜中存在显著的金属铟偏析。研究表明约160°C的金属铟熔融会促进非晶In2O3:H薄膜的初始结晶。羟基的存在被认为与伴随晶间In-O-In键合的再结晶及晶粒生长有关。金属铟被推测为沉积态In2O3和In2O3:H薄膜提供了过量自由电子。紫外光电子能谱显示In2O3:H的功函数在结晶过程中从4 eV升至4.4 eV，对应氧化过程。同时红外波段透光率同步提升。相比环境空气中的氧气，水蒸气在超高真空高温条件下更易氧化金属铟。二次离子质谱结果表明该过程主要发生在表层约50 nm范围内。退火期间In2O3:H光学带隙增大约0.2 eV，表明存在掺杂效应，这很可能是由(In0)O??和(OH?)O?点缺陷共同引起的晶内现象。通过分析多种并存过程的复杂性与非平衡性，解释了文献中关于In2O3:H结晶机制的既有认知分歧。