=633nm
Structural parameters of nano-columns
Column density
Base diameter
Top diameter
Column length
Tilt angle,
Max. Position variation
4.9x109 cm-2
100 nm
30nm
1.2m 63.4°
36.25nm
表 3-2. RCWA 奈米結構分析法所用的結構參數。
分析結果
a.正向入射的表面反射率特性
我們先藉由模擬薄膜狀的 ITO 反射率，並與實驗中所量測的結果來做一個對照，結果具 有一致性，再藉由這組的材料參數(n、k)去進行柱狀結構的 ITO 模擬，我們可以得到全波段 的抗反射特性、且其反射率小於 5%以下，如圖 3-14 (a)。
在實驗方面，我們成功製作出 ITO 的奈米柱狀結構，並與薄膜狀的 ITO 及二氧化矽作為 一個比較，這種奈米柱狀結構確實具有全波段的抗反射效果，特別在紫外光波段及紅外光波 段的區域都有明顯的提升，根據量測結果，其正向入射的反射率都低於 6%以下，如圖 3-14(b)。
b.TM、TE 斜向入射波的反射率分析
奈米柱狀結構抗反射的原理是利用等效折射率的漸變結構來減少光波的反射，圖 3-15(a) 為我們利用 RCWA 的理論來模擬這種漸變結構的抗反射層並對照實驗量測結果的分析，我們發 現可以得到一致的結果，這可以間接證明了這樣的全波段的反射率是來自於這種斜向的柱狀 結構所提供的漸變式折射率變化結構所造成的。圖 3-15(b)為利用橢圓儀實驗量測的分析結 果，我們針對不同角度下的入射光進行寬頻譜反射的量測分析，在 30 度入射及 70 度入射都 有全波段的抗反射特性，寬頻譜波段的(350nm~900nm)反射率都低於 6%。
c.方向角對反射率的影響
300 400 500 600 700 800 900 0 ITO film on GaAs(meas.) ITO film on GaAs(cal.) ITO rod on GaAs(cal.)
(a) (b)
圖 3-14. ITO 奈米結構正向反射率模擬結果。(a)ITO 氮氣條件下的奈米結構對比上 240nmITO 薄膜及二氧化矽的反射率頻譜。(b)ITO 奈米結構具有寬頻譜正向抗反射率條件。
400 500 600 700 800 900
0
b.TM、TE 斜向入射波的反射率分析
300 400 500 600 700 800 900 0.1
Angle of Incidence, AOI (degree)
=633nm
300 400 500 600 700 800 900 0.1
Angle of Incidence, AOI (degree)
=633nm
帄行入射面及垂直入射面的入射方向都做了不同極化光的變角度反射率的分析，從模擬及量 測的結果，都顯示其低反射率的特性。
d.極化光對反射率的分布
圖 3-17. 不同的極化方向對於 ITO 奈米柱狀結構的抗反射率頻譜變化。我們發這種奈米結 構的抗反射不會因不同的極化方向有明顯的上升。
3.薄膜電特性分析
由於其奈米結構的特性的關係，造成側向電流的傳導只能依賴 ITO 柱下層的薄膜，其片 電阻電性並不會很好，這種 ITO 奈米柱狀結構的片電阻約為 50~1000Ω/□，在目前的製程中，
我們的量測方式是利用四點探針的量測方式去進行接觸式的量測，我們發現可以透過我們在 製程過程中通入不同流量的氮氣去改變 ITO 奈米結構的片電阻，發現結果顯示隨著氮氣的流 量增加，片電阻的阻值會越低，可能是由於氮氣的流量抑制 ITO 中氧的濃度，使得 ITO 的薄 膜的氧缺陷增加，可以幫助電荷的傳導，造成電阻值下降。如圖 3-18 所示。
0 30 60 90
0.1 1 10 100
AOI-30
450 550 633(nm) AOI-70
450 550 633(nm)
Reflectivity (%)
Polarization Angle (degree)
圖 3-18. ITO 奈米柱狀結構片電阻值特性與氮氣流量的關係，隨著氮氣濃度的上升，造成金 屬銦析出的情形增加，片電阻下降。
4. 奈米結構組成分析
為了更進一步的分析我們的 ITO 奈米柱狀結構，透過穿透式電子顯微鏡(TEM)的輔助來分 析內部的材料特性，穿透式電子顯微鏡原理為利用高電壓加速的電子束，穿透過樣品的晶格 排列薄膜，在收集電子散射折射的訊號，來加以分析材料內部的結構，並使用內建於 TEM 內 部的 Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDS)來進行材料組成的分析，我們發現這種奈米 結構具有一種雙層殼狀結構，內部的核心結構具有較整齊的晶格排列，晶格常數(lattice constant)為 0.2916nm，主要為氧化銦所組成含有少量的錫(Sn)分子(2.26 at%)，外層結構 為晶格的排列較不明顯，具有較高含量的錫分子(9.45 at%)。造成這樣結構上差異的原因，
可以由成長過程來解釋，在柱狀結構成長的階段，外部為一銦-錫的混合液態結構，而內部由 於氧分子的作用產生了氧化銦的結晶作用，為排列較整齊的氧化銦結晶結構，錫分子在結晶 的過程，被排到氧化銦結構的外圍，因此內部結構的錫成分較低，大部分的錫分子都形成了 外為的殼狀結構。由目前的結果，也對這種 ITO 奈米柱狀結構的成長機制做了一個驗證，其 成長的主要驅動力是來自分子的擴散及氧化銦結晶的成長。
後退火處理
在一般的氧化銦錫薄膜透明電極的製程上，利用電子槍蒸鍍氧化銦錫薄膜後，會再次進 行 500℃約 10 分鐘的熱退火處理，去改善薄膜的穿透率及導電特性上的提升，在我們的這一
0 2 4 6 8 10 12 14 16
0 50 100 150
Sheet Resistance(□)
N2flow (sccm)
個實驗中，我們也將通入氮氣成長的薄膜去進行通入氧氣的環境下，進行熱退火的處理，希 部的核心結構具有較整齊的晶格排列，晶格常數(lattice constant)為 0.2916nm，主要為氧 化銦所組成含有少量的錫(Sn)分子(2.26 at%)，外層結構為晶格的排列較不明顯，具有較高
400 500 600 700 800 900
0
ITO on Glass 350C 25min 400C 20min 525C 20min 525C 30min
Transmittance
Wavelength(nm)
400 500 600 700 800 900
0.0