针对ITO薄膜的研究技术砖利分析
针对ITO薄膜的研究技术砖利分析
ITO在各种领域中的应用，均围绕其透明和导电的优异特性。ITO薄膜的光学性质主要受两方面的因素影响：光学禁带宽度和等离子振荡频率。前者决定光谱吸收范围，后者决定光谱反射范围和强度。一般情况下，ITO在短波区吸收率较高，在长波长范围反射率较高，可见光范围透射率*高。以100nm ITO为例，400－900nm波长范围平均透射率高达92.8％。
ITO薄膜的性能主要由制备工艺决定，热处理常作为辅助优化的手段。为获得导电性好，透射率高以及表面形貌平整的ITO薄膜，需选择合适的沉积手段和优化工艺参数。常见的镀膜方式包括电子束蒸发和磁控溅射。
电子束蒸发的主要原理：高真空环境下，通过电子枪发出的高能电子，在电场和磁场作用下，电子轰击ITO靶材表面使动能转化为热能，靶材升温，变成熔融状态或者直接蒸发出去，在衬底表面沉积成ITO薄膜。
磁控溅射属于辉光放电范畴，利用阴极溅射原理进行镀膜。膜层粒子来源于辉光放电中，氩离子对阴极ITO靶材产生的阴极溅射作用。氩离子将靶材原子溅射下来后，沉积到衬底表面形成所需ITO膜层。
ITO上游产业链是原材料靶材的制造技术，目的是为了获得内部均匀和密度较高的坯体，提高成形技术是提高ITO靶材产品质量的关键步骤。ITO靶材成形技术一般分为干法与湿法两种。干法成形本质上是一种模具压制的成形方法，易于实现自动化生产，而且在压力作用下批件的致密度很高，通常不需要进行干燥处理，ITO靶材的干法成形工艺主要有冷等静压成形、冲压成形、模压成形及爆炸成形等。湿法成形是采用溶液、固液混合物、气液混合物等原料进行反应，制备目标物质的过程。湿法工艺需要干燥处理，变形收缩较大，气孔较多，坯体致密度较低，但可以生产大尺寸及形状复杂的的靶材，通过合理的烧结工艺可以获得高稳定性、高均匀性及高密度的ITO靶材。ITO靶材的湿法工艺主要有挤压成形、凝胶注模成形及注浆成形等。
ITO下游产业主要是平板显示产业中的导电玻璃技术，即在钠钙基或硅硼基基片玻璃的基础上，镀上一层氧化铟锡膜加工制作成的。在平板显示产业中应用在触摸屏和液晶面板领域。触摸屏领域应用的是TP－ITO导电玻璃，而液晶面板领域应用的是LCD－ITO导电玻璃，两者的主要区别在LCD－ITO导电玻璃还会在镀ITO层之前，镀上一层二氧化硅阻挡层，以阻止基片玻璃上的钠离子向盒内液晶里扩散。
从国内外市场格局来看，日韩几乎垄断了透明导电膜市场，主要供应商有日东电工、尾池工业及帝人化成等。国内厂商逐渐向上游延伸，国内工艺日趋成熟，长信科技、南玻、康达克、莱宝高科和欧菲光等企业均有自己完整的产业链。
采用Incopat工具对ITO技术砖利进行检索分析，得到该领域2000年至今的年申请量趋势图，各国ITO砖利量分布，以及主要申请人申请数量排名。从图中可以看出，近二十年的时间里， ITO技术得到了飞速发展，相关的砖利布局平均每年1000件以上的申请量，2013年达到了顶峰。与市场格局一致的是，日本仍旧占据了ITO相关砖利技术的*大份额。同时值得庆幸的是国内申请人申请量排名**，国内在透明导电薄膜领域涌现出了大量上等企业和科研单位，韩国和美国分列三、四位。企业排名方面，老牌半导体企业松下电器，三星电子，精工爱普生，LG电子，日立，东芝排名居前。
相比于其他透明导电薄膜材料，ITO在诸多方面略有不足，如ZnO薄膜具有成本低、无毒性、无污染的优势，但是由于对ZnO的研究起步相对较晚，光电性能整体较ITO薄膜差，目前还不能大规模取代ITO薄膜，所以在工业生产中应用*为广泛的仍是氧化铟基的 ITO 薄膜。
几十年来，针对ITO薄膜的研究主要集中在两方面：一种是ITO材料基础理论研究，涉及晶格常数与ITO薄膜光电性能之间的关系，*佳掺杂的优化和材料载流子上限的计算，ITO禁带宽度的改变等方向；另一方面，主要探索ITO制备方法，低成本的沉积技术有：溶胶－凝胶法、喷雾热解法和化学气相沉积，高质量的沉积技术包括：磁控溅射法、电子束蒸发法和脉冲激光沉积法。
ITO技术的发展必须同时注重基础科学研究和工业产业化，随着我国液晶显示和半导体器件的快速发展，ITO应用激增。摆在我们面前的任务是加快ITO技术的公关步伐，强化产业队伍，严格制定并遵循行业质量标准，在一系列政策的的辅助下，加快ITO从靶材到设备再到ITO玻璃的国产化过程，使我国在透明导电领域立于不败之地。
采用德国薄膜制备工艺，形成了一套具有严格工艺标准的闭环式流程技术制备体系，能够制备各种超高性能光学薄膜，包括红外薄膜、增透膜，ARcoating, 激光薄膜、特种薄膜、紫外薄膜、x射线薄膜，应用领域涉及激光切割、激光焊接、激光美容、医用激光器、红外制导、面部识别、VR/AR应用,博物馆，低反射橱窗玻璃，画框等。
