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氧化铟(锡)材料具有高的可见光透过率、高的导电性和高的红外吸收率,因此被广泛应用于半导体制造业,OLED材料,屏蔽材料等工业领域。研究氧化铟(锡)材料的表面性质是当今相关领域的研究热点。不同的表面修饰技术和手段对氧化铟(锡)材料表面的影响极大,因此有必要为不同的表面修饰处理技术和方法提出理论的解释和指导,以便于提高氧化铟(锡)材料的性能。
本文根据密度泛函理论计算研究了In2O3和ITO(100)表面的表面形态以及各种表面修饰手段对材料表面改性的理论机理,例如氧化性和还原性处理,酸和碱处理以及共轭体系分子处理等。我们的计算结果可以很好的解释实验中观察到的现象,以及为以后氧化铟和氧化铟锡材料表面改性提供理论指导。
研究发现洁净的金属覆盖的氧化铟和氧化铟锡材料表面呈现正电性,这是由于表面金属In价键不饱和性所致,并且为了满足这种价键不饱和性表面层向外膨胀,使得产生两种不同配位的次外层氧原子。对于不同层的掺杂我们发现最外层的掺杂的结构最为稳定。氧化性气体、酸使得表面缺失电子,减少价带附近电子态密度从而能够提高表面功函,有利于空穴注入效率的提高;还原性气体、碱能够使得表面富集电子,增加价带附近电子态密度从而降低表面功函,不利于提高空穴注入效率。
共轭体系分子能够较为牢固的吸附在氧化铟和氧化铟锡表面上,共轭电子通过离域键流向表层金属In。由于其电子离域特性,可以通过在其吸附层表面吸附其他分子来达到对表面修饰作用。