透明导电金属薄膜的基本特性 金、银、铜、铂等金属薄膜在可见光和红外波段都具有良好的反射性,这主要是由于其自由载流子的浓度约为1020个/立方厘米,可使金属的等离子体频率落在近紫外光区,所以其在可见光区是不透明的。如果要增加其在可见光范围内的透明度,同时又要保持其在红外波段的高反射性,就必须将这些金属薄膜的厚度制备得极薄。当金属薄膜的厚度减小至 20nm 以下时,对光的反射和吸收都会减小,此时的金属薄膜才具有较好的透光性。透光性越好的薄膜,其导电性就越差,所以必须将透明导电金属薄膜的厚度控制在3~15nm 之间。理论上,金属薄膜可以成为良好的透明导电薄膜,但是,在实际制备厚度小于 10nm 的金属薄膜时,极易形成岛状结构,使薄膜的电阳率明显提高。而目,当这种岛状结构严重时,还会使相当一部分人射光散射掉,从而影响薄膜的透射率。在利用等离子体辅助技术制备薄膜时,为了避免出现岛状结构,并得到电阻率较低的金属薄膜,可以在基底表面加偏压,用离子或电子来轰击基底表面,或在基底表面与金属薄膜之间镀土一层氧化物过渡层。虽然通过这些方法可以沉积出较薄目连续的金属薄膜,但是,此时金属薄膜的电阻率仍然受表面效应和杂质的影响,因此,制备透明导电金属薄膜具有相当大的难度。此外,大多数金属薄膜与玻璃基底之间的结合力都较差。总之,透明导电金属薄膜既有透光性不足,强度较低和附着力较差的缺点,也有沉积温度低和易制备出低电阻薄膜的优点。

（1）金刚石的力学性能及应用 依靠很强的化学键结合形成的金刚石具有特殊的力学和弹性性质。金刚石的硬度、密度、热导率都是已知材料中最高的。在所有的材料中，金刚石的弹性模量也是最大的。金刚石薄膜的摩擦系数仅为 0.05。此外，金刚石具有最高的热导率，如果金刚石薄膜采用纯碳同位素制备，则其热导率将增加5倍以上。采用碳的同位素制备金刚石主要是为了减小金刚石的声子散射。作为超硬材料，金刚石薄膜是很好的涂层材料，可以涂覆在刀具、模具表面，显著提高其表面强度增加其使用寿命。金刚石薄膜的摩擦系数低，热导率高，可用于字航用高速轴承。金刚石薄膜的高热导率、低摩擦系数和良好的透光性也使其常作为导弹的整流罩材料。 （2）金刚石的热学性能及应用 现在，人造金刚石薄膜的热导率已基本接近天然金刚石的热导率。由于金刚石的热导率高电阻率高，因而可作为集成电路基片的绝缘层，以及固体激光器的导热绝缘层。此外，金刚石的热导率高，热容小，尤其是在高温时散热效果显著，是散热极好的热沉材料。随着高热导率金刚石薄膜沉积技术的发展，已使金刚石薄膜热沉积在大功率激光器、微波器件和集成电路上的应用成为现实。 但是，人造金刚石薄膜由于制备工艺不同，其性能也有较大的差异。如热输运性质，主要表现为热扩散率和热导率差别较大。另外，人造金刚石薄膜呈现出强烈的各向异性，同样的膜厚平行于薄膜表面的热导率明显小于垂直于薄膜表面的热导率。这些都是由于成膜过程中控制参数的不同而引起的。由此可见，金刚石薄膜的制备工艺还有待于进一步完善，以使其优异的性能得到更广泛的应用。

到目前为止，太阳能电池已经发展到了第三代，其中，第一代是单晶硅太阳能电池，第二代是非晶硅和多晶硅太阳能电池，第三代是以铜钢镓硒(CIGS)为代表的薄膜化合物太阳能电池。 按制备电池采用材料的不同，太阳能电池又可以细分为以下几种。 (1)硅基太阳能电池 硅基太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池3种。 单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。在实验室里最高的转换效率为23%规模，生产时的效率为15%，在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位。但由于单晶硅成本高，大幅度降低其成本很困难，为了节省硅材料，发展了多品硅薄膜和非晶硅薄膜作为单晶硅太阳能电池的替代产品。 多晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅太阳能电池比较，成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜太阳能电池，其实验室最高转换效率为18%，工业规模生产的转换效率为10%。因此，多晶硅薄膜太阳能电池不久将会在太阳能电池市场上占据主导地位。 非晶硅薄膜太阳能电池成本低、重量轻，转换效率较高，便于大规模生产，有极大的潜力。但受制于其材料引发的光电效率衰退效应，稳定性不高，直接影响了它的实际应用。如果能进一步解决稳定性问题并提高转换率，那么非晶硅大阳能电池无疑是太阳能电池的主要发展产品之

（1）ITO薄膜的制备技术 ITO 薄膜的制备技术主要包括以下几种。 A.直接蒸发氧化物薄膜材料,如 In2O3;和 SnO2的混合物， B.采用反应热蒸发,即在蒸发金属的同时通入氧气,进行化学反应。蒸发的膜料一般为含3.8 at. %Sn 的 In/Sn 合金 C.对蒸发的金属薄膜进行氧化热处理 在热蒸发镀膜中要严格控制基底的温度、蒸发速率、氧分压等工艺参数。在直接蒸发氧化物膜料镀制透明导电氧化物薄膜时，由于氧化物的分解会或多或少地存在氧含量不足的现象，因此,在蒸发过程中需要在沉积气氛内保持一定的氧分压；或在空气环境下对沉积的薄膜进行必要的热处理,以保证薄膜的光电特性。在恰当的氧分压下蒸发 In2O3,和 SnO2,混合物可获得 TTO 薄膜。而在反应热蒸发中,蒸发速率一般应控制在10~30nm/min,基底的温度应保持在400℃以上;也可以采用两个坩埚同时蒸发 I 和 Sn。 真空热蒸发制备的 ITO 薄膜的电学和光学特性与氧分压密切相关。无论是直接蒸发氧化物膜料还是采用反应热蒸发,氧分压对 TO 薄膜的性能都有显著的影响。氧分压增大可以提高ITO 薄膜在可见光的透射率,但过高的氧分压会导致薄膜电阻率的升高。