一、引言
二、ITO 薄膜的发展历程
早期研究：真正对 ITO 薄膜的研究工作始于 19 世纪末，当时是在光电导材料上获取很薄的金属薄膜。 二战期间的应用：第二次世界大战期间，透明导电材料的研究进入新阶段，主要应用于飞机的除冰窗户玻璃。 重要突破：1950 年，第二种透明半导体氧化物 In₂O₃首次制成，特别是在 In₂O₃里掺入锡后，该材料在透明导电薄膜领域得到普遍应用，展现出广阔的应用前景。
三、ITO 薄膜的基本性能
微观结构与导电性能
ITO（In₂O₃:SnO₂ = 9:1）的微观结构中，Sn 元素可代替 In₂O₃晶格中的 In 元素以 SnO₂形式存在。In₂O₃中的 In 元素为三价，形成 SnO₂时会贡献一个电子到导带上，同时在一定缺氧状态下产生氧空穴，形成 10²⁰至 10²¹cm⁻³ 的载流子浓度和 10 至 30cm²/vs 的迁移率。 这种机理使得 ITO 薄膜具有半导体的导电性能，且电阻率在 10⁻⁴Ω・cm 数量级。
ITO 是宽能带薄膜材料，带隙为 3.5 - 4.3ev。紫外光区因禁带的励起吸收阈值为 3.75ev（相当于 330nm 波长），光穿透率极低；近红外区由于载流子的等离子体振动现象产生反射，光透过率也很低；而可见光区的透过率非常好。这是由于材料本身特定的物理化学性能，使得 ITO 薄膜具有良好的导电性和可见光区较高的光透过率。
四、影响 ITO 薄膜导电性能的因素
电阻、膜厚与电阻率的关系
ITO 薄膜的面电阻（R）、膜厚（d）和电阻率（ρ）相互关联，计算公式为 R = ρ/d。要获得不同面电阻（R）的 ITO 薄膜，需调节膜厚和电阻率。制备 ITO 薄膜时，通过调节沉积速率和时间可较容易地获得不同膜层厚度，并能精确控制膜层厚度和均匀性。
电阻率（ρ）是衡量 ITO 薄膜性能的重要指标，公式 ρ = m/ne²T 给出了影响因素，其中 n、T 分别表示载流子浓度和载流子迁移率。n、T 越大，电阻率（ρ）越小。 载流子浓度（n）与 ITO 薄膜材料的组成有关，即与锡含量和氧含量有关，可通过调节锡含量和氧含量来提高载流子浓度（n）。 载流子迁移率（T）与 ITO 薄膜的结晶状态、晶体结构和薄膜的缺陷密度有关，可通过合理调节沉积温度、溅射电压和成膜条件等因素来提高载流子迁移率（T）。 所以，ITO 薄膜的电阻率不仅与材料组成（锡含量和氧含量）有关，还与制备工艺条件（基片温度、溅射电压等）有关，有大量文献和实验分析了它们之间的关系。
五、通过低溅射电压制备 ITO 薄膜的工艺和方法
低电压溅射制备 ITO 薄膜
ITO 薄膜含氧元素，磁控溅射制备过程中会产生氧负离子，在电场作用下轰击沉积的 ITO 薄膜表面，造成结晶结构和晶体状态的结构缺陷。溅射电压越大，缺陷几率和严重程度越大，导致电阻率上升。一般磁控溅射沉积 ITO 薄膜的溅射电压在 -400V 左右，若将电压降到 -200V 以下，所沉积的 ITO 薄膜电阻率将降低 50% 以上，可提高产品质量并降低成本。
磁场强度对溅射电压的影响：磁场强度为 300G 时，溅射电压约为 -350v；磁场强度升高到 1000G 时，溅射电压下降至 -250v 左右。通常磁场强度越高、溅射电压越低，但磁场强度在 1000G 以上时，对溅射电压影响不明显。因此可通过增强溅射阴极的磁场强度来降低 ITO 薄膜的溅射电压。 RF + DC 电源使用对溅射电压的影响：采用特殊溅射阴极结构和溅射直流电源，将 3KW 射频电源匹配叠装在 6KW 直流电源上，进行降低 ITO 薄膜溅射电压的工艺研究。当磁场强度为 1000G，直流电源功率为 1200W 时，射频功率为 600W 时，ITO 靶的溅射电压可降到 -110V。RF + DC 新型电源的应用和特殊溅射阴极结构设计能有效降低溅射电压，从而降低薄膜电阻率。
HDAP 法利用高密度的电弧等离子体（HDAP）放电轰击 ITO 靶材，使 ITO 材料蒸发沉积到基体材料上形成 ITO 薄膜。高能量电弧离子使 ITO 粒子中的 In、Sn 完全离化，增强沉积时的反应活性，减少晶体结构缺陷，降低电阻率。 实验表明，HDAP 法能获得电阻率较低的 ITO 薄膜，尤其在基片温度不能太高的材料上制备 ITO 薄膜时效果理想。基片温度到 350℃左右时，DC 磁控溅射、DC + RF 磁控溅射、HDAP 法这三种沉积方法对 ITO 薄膜电阻率的影响较小。通过扫描电镜分析，HDAP 法制备的 ITO 薄膜表面平坦、均匀，适用于基体材料不能加热且要求 ITO 薄膜电阻率较低的情况。
六、ITO 薄膜的主要应用
显示器件行业的需求与发展
随着显示器件行业的飞速发展，对 ITO 薄膜的产品性能特性提出了新要求，而 ITO 薄膜制备技术的进步也使得满足这些需求成为可能。不同性能的 ITO 薄膜可应用于不同显示器件中。
99 年解决了射频磁控溅射沉积 SiO₂薄膜沉积速率慢的问题，出现第三代大型高档 ITO 薄膜生产线，应用中频反应溅射 SiO₂薄膜工艺、全分子泵无油真空系统、独立全自动小车回架机构，具备生产中高档 STN - LCD 用 ITO 薄膜材料的能力。 随着反射式 LCD、增透式 LCD、LCOS 图影机背投电视等显示器件的发展，对 ITO 薄膜提出更高要求，国内推出第四代大型多层薄膜生产线，由 15 个真空室组成，采用全分子泵无油真空系统、RF/MF/DC 三种磁控溅射工艺、PEM/PCV 工艺气体控制，具有连续沉积五层薄膜的能力。
80 年代末诞生第一条 TN - LCD 用 ITO 连续镀膜生产线，采用铟锡合金材料直流磁控溅射沉积后高温氧化处理的工艺路线，设备产能低、质量差、工艺调节复杂。 90 年代中期出现第二代 ITO 镀膜生产线，产量大幅提升，直接采用 ITO 陶瓷靶材沉积 ITO 薄膜并兼容射频磁控溅射沉积 SiO₂薄膜工艺，产品质量和工艺可控性有质的飞跃。
20 世纪 80 年代：国内 ITO 薄膜设备制造开始，主要是单体式真空镀膜设备，因 ITO 工艺和制成方法限制，产品品质差、产量小，主要用于普通透明电极和太阳能电池等方面。 20 世纪 90 年代初：随着 LCD 器件发展，对 ITO 薄膜产品需求量急剧增加，部分厂家从国外引进整厂 ITO 镀膜生产线，但因价格昂贵、技术服务不便等因素，许多厂商望而却步。 80 年代末 - 90 年代中期 99 年及之后 触摸式输入电子产品兴起后的发展：随着 PDA、电子书等触摸式输入电子产品的兴起，对 ITO 薄膜沉积工艺有严格要求，因其所需 ITO 薄膜需在柔性材料（PET）上制成，沉积温度不能太高（小于 120℃），且膜层较薄、面电阻高且均匀。 未来展望：随着有机电致发光显示器（OLED）等其他显示器件的发展，对 ITO 薄膜的制成工艺和设备将有更高要求，也将推动其进一步发展。
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