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銦錫氧化物（ITO）作為一種重要的透明半導(dǎo)體材料，不僅具有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，而且具有優(yōu)良的透光性和導(dǎo)電能力，因此在光電子工業(yè)中得到了非常廣泛的應(yīng)用。ITO的導(dǎo)帶主要由In和Sn的5s軌道組成，而價(jià)帶則是氧的2p軌道占主導(dǎo)地位，氧空位及Sn取代摻雜原子構(gòu)成施主能級(jí)并影響導(dǎo)帶中的載流子濃度。ITO由于沉積過(guò)程中在薄膜中產(chǎn)生氧空位和Sn摻雜取代而形成高度簡(jiǎn)并的n型半導(dǎo)體，其費(fèi)米能級(jí)EF位于導(dǎo)帶底EC之上，從而具有很高的載流子濃度和較低的電阻率。另外，ITO的光學(xué)帶隙較寬，因此它對(duì)可見(jiàn)光和近紅外光都具有很高的透過(guò)率。由于ITO薄膜具有上述獨(dú)特性質(zhì)，所以它被廣泛應(yīng)用于光伏電池、電致發(fā)光、液晶顯示、傳感器和激光器等光電器件中。

對(duì)于有機(jī)光伏電池和有機(jī)發(fā)光器件，其典型結(jié)構(gòu)為三明治式的夾心結(jié)構(gòu)，如圖1所示，即一層或多層有機(jī)功能薄膜被夾在上下兩個(gè)電極之間。其中陽(yáng)極大多采用透明的ITO導(dǎo)電玻璃，因此ITO的表面特性對(duì)器件性能的影響非常大。

圖1 有機(jī)光伏電池結(jié)構(gòu)示意圖

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)ITO表面進(jìn)行氧等離子處理能提高ITO表面的功函數(shù)，因?yàn)镮TO基片進(jìn)行過(guò)氧等離子處理之后，表面含氧量增加，并且富集了一層帶負(fù)電的氧而形成了界面偶極層，功函數(shù)也就因此增加了。ITO界面功函數(shù)增加后可以減少空穴的注入勢(shì)壘，對(duì)器件效率的提高具有較大的作用。

等離子清洗除了能夠提高ITO電極功函數(shù)這一因素之外，另一個(gè)重要的原因在于氧等離子體處理能夠增加ITO表面能和極性度，改善了ITO表面濕潤(rùn)性。聚合物是一種低表面能、低極性度的有機(jī)材料。一方面，增加ITO電極的表面能和極性度，有利于改善聚合物溶液在ITO表面上的濕潤(rùn)性，使旋涂制備的聚合物發(fā)光薄膜均勻性更好，達(dá)到大大減少因薄膜均勻性不理想所產(chǎn)生的“針孔”的目的；另一方面，增加ITO電極的表面能和極性度，可以增加ITO電極/有機(jī)層界面的附著能，增強(qiáng)ITO電極和有機(jī)薄膜層之間的粘合力，從而形成附著更牢固、界面更光滑且無(wú)間隙的ITO電極/有機(jī)層界面，這樣就能大大增加界面電荷注入的有效面積，提高界面電荷的注入效率，從而有利于提高有機(jī)太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)換效率、改善器件的光伏性能。