【网络技术-网络基础-Sn掺杂In2O3和In2O3薄膜的电子输运性质研究】
本文主要探讨的是Sn掺杂的In2O3（ITO）薄膜的电子输运特性，这是一种广泛应用在网络技术、太阳能电池和平面显示器等领域的材料。ITO薄膜因其在室温下具有低至10^-4 Ω·cm的电阻率和高可见光透过率而备受青睐，其载流子浓度在10^20-10^21 cm^-3之间，远低于传统金属，且表现出自由电子的特性，为研究基础物理问题提供了理想的平台。
研究采用了射频磁控溅射法，制备了超薄ITO颗粒薄膜、二维ITO薄膜、三维无序ITO薄膜以及不同厚度的In2O3薄膜，对各种物理现象进行了深入探索。在玻璃基底上生长的超薄ITO颗粒薄膜（约5-13 nm），在2-300 K温度范围内，其霍尔系数与lnT呈线性关系，这归因于颗粒间的电子-电子相互作用（EEI）的量子修正。电导率则在低温下遵循Do gInT的规律，这是非均匀体系中库仑相互作用的结果，这些发现为金属颗粒体系的EEI理论提供了实验证据。
通过对磁电阻的分析，揭示了ITO颗粒薄膜中的弱局域化效应，其作用温度高达90 K。传导电子的退相干机制在不同温度下，分为小能量转移的电子-电子非弹性散射（T < 力/kB/e）和大能量转移的电子-电子非弹性散射（T > 力/kB/e）。在单晶YSZ基底上的ITO薄膜研究中，厚度的改变影响了薄膜的微观结构和电输运性质。薄的薄膜表现出多晶结构，厚的薄膜沿特定方向外延生长，且表现出与理论预测一致的EEI效应。
对于无序均匀的ITO薄膜，磁电阻的变化通过3D弱局域理论进行分析，发现退相干散射率与T^3/2和kF^(9-3/2)呈线性关系，这证明了在3D无序导体中存在电子-电子散射的现象。此外，氧气氛下的ITO薄膜载流子浓度降低，降低了电子-声子非弹性散射，使得小能量转移的电子-电子非弹性散射成为主导。
通过对不同厚度的In2O3外延薄膜的电导率和载流子浓度的测量，发现超薄薄膜的电导率显著提高，这可能与表面效应和高穿透位错密度有关。光学带隙和PL谱的测量表明，薄膜表面的能带结构与体带隙不同，氧空位形成浅施主能级，从而影响电导率，确认了氧缺陷在ITO薄膜的高电导率特性中的关键作用。
关键词：ITO薄膜、电子-电子相互作用(EEI)理论、霍尔系数、电导率、电子-电子散射、氧空位
本研究不仅深化了对Sn掺杂In2O3薄膜电子输运特性的理解，也为优化其在各种应用中的性能提供了理论指导。
