金属氧化物透明导电材料的基本原理
透明导电薄膜(TCO)之原理及其应用发展课件
透明导电薄膜
金属化合物薄膜(TCO)
泛指具有透明导电性之氧化物、氮化物、氟化物
a.氧(氮)化物：In2O3、SnO2、ZnO、CdO、TiN b.掺杂氧化物：In2O3:Sn (ITO)、ZnO:In (IZO)、ZnO:Ga (GZO) ZnO:Al (AZO)、SnO2:F、TiO2:Ta
c.混合氧化物：In2O3-ZnO、CdIn2O4、Cd2SnO4、Zn2SnO4
透明导电氧化物(Transparent Conductive Oxide, TCO)
2.TCO的导电原理
3.TCO的光学性质
4. TCO薄膜之市场应用及未来发展
什么是透明导电薄膜?
在可见光波长范围内具有可接受之透光度
������ 以flat panel display而言透光度愈高愈好 ������ 以solar cell而言太阳光全波长范围之透光度及热稳定性
透明导电薄膜(TCO) 之原e
1.ITO及各种透明导电氧化物材料的介绍
透明导电氧化物(Transparent Conductive Oxide, TCO)
2.TCO的导电原理
3.TCO的光学性质
4. TCO薄膜之市场应用及发展
1.ITO及各种透明导电氧化物材料的介绍
特点：1.ZnO矿产产能大。 2.价格比ITO便宜(> 200% cost saving) 。 3.部分AZO靶材可在100%Ar环境下成膜，制程控制容易。 4.耐化性比ITO差，通常以添加Cr、Co于ZnO系材料中来 提高其耐化性。
1.ITO及各种透明导电氧化物材料的介绍
透明导电氧化物(Transparent Conductive Oxide, TCO)
������ 2000年代，主要的透明导电性应用以ITO材料为主，磁控溅镀ITO成为 市 场上制程的主流.
透明导电材料的研究及其应用
透明导电材料的研究及其应用导电材料在我们日常生活中扮演着重要角色。
无论是手机、电视还是电脑，导电材料都是不可或缺的元素。
然而，长期以来，电子设备中普遍使用的ITO导电材料不仅价格昂贵、资源有限，同时具有脆性较强、不易加工等弊端，因此研究发现透明导电材料（Transparent Conductive Materials，TCMs）成为了电子产业研究的热点。
透明导电材料兼备导电性和透光性，可以同时满足显示、光伏、照明等方面的需求，不仅可以替代ITO，同时也具有广泛的应用前景。
一、透明导电材料的种类透明导电材料的种类较为繁多，其中比较常用的有：1. 导电聚合物材料导电聚合物是一类能够在空气中导电的有机高分子材料，具有性能优异、适应性强、可塑性大等特点，因此在可拓展性、低成本、生物相容性、柔韧性等方面具有较大优势。
目前已经广泛应用于可穿戴设备、车辆电子、医疗器械等领域。
2. 导电金属氧化物材料导电金属氧化物材料代表作为氧化铟锡（ITO），不仅具有透明、导电、稳定的特点，而且材料稳定性好、加工性能强，尤其在光电子设备的导电玻璃表面，具有极好的应用性，但面临着价格昂贵、资源有限、脆性强、难加工等问题。
目前人们开始研究替代ITO的具有特殊优点导电材料，如利用掺杂控制，人们成功地将氧化铟锡薄膜的光透射率提高到了83%。
3. 导电碳材料导电碳材料种类繁多、性质多样，包括导电性较强的石墨烯、碳纳米管等材料以及导电性较弱的分子筛、金属有机框架等，利用这些材料可在太阳能电池、平板显示器、薄膜晶体管等领域实现低成本，同时也兼备高透过率和低反射率等优点。
二、透明导电材料的应用随着近年来信息产业和节能环保产业的高速发展，透明导电材料的应用在电池、显示器、LED照明等领域得到广泛的拓展。
1. 光电器件透明导电材料在光伏电池的制造中应用越来越广泛，如铜铟镓硒(CIGS)太阳能电池和适用于有机太阳能电池的制造工艺技术日臻成熟。
同时透明导电材料在太阳能电池、液晶显示器、有机发光显示器等光电器件中的应用也在不断增加。
透明导电聚合物
透明导电聚合物透明导电聚合物透明导电聚合物是一种具有导电性和透明度的材料，可以在电子设备、太阳能电池、触摸屏等领域中发挥重要作用。
以下是关于透明导电聚合物的详细描述：1. 基本原理：-透明导电聚合物由导电性高分子材料构成。
这些高分子材料通常具有良好的电子传导性和光透过性。
-透明导电聚合物通过在高分子材料中分散导电剂，如金属氧化物纳米颗粒或碳纳米管等，来实现电导性。
2. 透明度：-透明导电聚合物需要具备良好的透明度，以保持光的传输和显示设备的清晰度。
-高分子材料的选择和加工工艺对材料的透明度有重要影响。
优秀的透明导电聚合物应具备高透明度和低反射率。
3. 导电性能：-透明导电聚合物需要具备良好的导电性能以传导电流。
导电性能的好坏取决于导电剂的分散均匀性和浓度。
-透明导电聚合物通常具有较低的表面电阻和较高的电导率，以确保良好的电流传输。
4. 可塑性：-透明导电聚合物通常具备良好的可塑性，可以通过拉伸、压碾和注塑等加工方法制备成各种形状的薄膜、薄片或纤维。
-高分子材料的可塑性使得透明导电聚合物能够适应不同形状和尺寸的器件和设备。
5. 稳定性：-透明导电聚合物需要具备良好的化学稳定性和耐热性，以适应各种环境和工艺条件。
-优质的透明导电聚合物应具备耐腐蚀、抗氧化和耐高温能力，以延长材料的使用寿命和稳定性。
6. 应用领域：-透明导电聚合物可以广泛应用于电子设备、太阳能电池、触摸屏、柔性显示器和智能穿戴设备等领域。
-可以用作导电电极、传感器、导电薄膜和电子导线等关键组件，以满足先进电子器件的需求。
总结：透明导电聚合物是一种具有导电性和透明度的材料，通过导电剂的加入实现电导性。
这种材料具备良好的透明度、导电性、可塑性和稳定性，可在电子领域的各个方面得到广泛应用。
透明导电聚合物在电子设备、太阳能电池、触摸屏、柔性显示器和智能穿戴设备等高科技领域发挥着重要的作用。
复合透明导电薄膜光电原理
复合透明导电薄膜光电原理复合透明导电薄膜的光电原理主要基于光的透射和薄膜的导电性能。
这种薄膜通常由透明材料（如氧化物或氮化物）和导电材料（如金属或石墨烯）组成。
当光线照射到复合透明导电薄膜上时，一部分光线被反射，另一部分光线透射。
透射光在薄膜内部传播时，会与不同材料层之间发生相互作用，导致光能转化为电能。
这种光电效应是由半导体的电子结构和光子相互作用引起的。
在复合透明导电薄膜中，导电材料层能够吸收光能并将其转换为电能。
这些电能可以通过外部电路输出，实现光电转换。
由于这种薄膜具有高透光性和导电性，因此被广泛应用于太阳能电池、触控屏幕、显示器等领域。
具体来说，当光照射到复合透明导电薄膜上时，光子与电子相互作用，将电子从原子中激发出来。
这些激发出来的电子在导电材料层中自由移动，形成电流。
由于不同材料层的折射率和导电性能不同，光在薄膜内部发生反射和折射，增加了光的吸收和光电转换效率。
总之，复合透明导电薄膜的光电原理基于光的透射和吸收、材料的导电性能和电子结构的相互作用。
这种材料具有高透光性和良好的导电性能，可广泛应用于各种光电转换器件。
氧化锡锑ato电导率
氧化锡锑ATO电导率的研究一、引言氧化锡锑ATO，又名铟锡氧化物（Indium Tin Oxide，ITO），是一种重要的透明导电材料，广泛应用于触控屏、太阳能电池、OLED显示器等领域。
其性能的优劣主要取决于电导率，因此对氧化锡锑ATO电导率的研究具有重要的理论和实际意义。
二、氧化锡锑ATO的结构与性质氧化锡锑ATO是一种混合金属氧化物，由In2O3和SnO2按照一定比例混合而成。
其中，In2O3提供高的电导率，而SnO2则可以改善其光学性能和稳定性。
氧化锡锑ATO具有良好的透明性和导电性，是目前最常用的透明导电膜材料之一。
三、影响氧化锡锑ATO电导率的因素1. 成分比例：In2O3和SnO2的比例直接影响ATO的电导率。
通常情况下，In2O3含量越高，电导率越高。
2. 制备方法：不同的制备方法会对ATO的微观结构产生影响，从而影响其电导率。
例如，溅射法制备的ATO薄膜的电导率通常高于溶胶-凝胶法制备的ATO薄膜。
3. 热处理条件：热处理温度和时间会影响ATO的晶粒大小和结晶度，进而影响其电导率。
四、提高氧化锡锑ATO电导率的方法1. 优化成分比例：通过调整In2O3和SnO2的比例，可以在保证透明度的同时，尽可能提高电导率。
2. 改进制备工艺：采用更先进的制备技术，如磁控溅射、脉冲激光沉积等，可以得到具有更高电导率的ATO薄膜。
3. 优化热处理条件：通过精细控制热处理过程，可以得到具有优异电导率的ATO。
五、结论氧化锡锑ATO作为一种重要的透明导电材料，其电导率的高低对其应用性能有重要影响。
通过对影响ATO电导率的因素进行深入研究，并采取有效措施提高其电导率，将有助于进一步提升其在相关领域的应用价值。
透明导电薄膜TCO之原理及其应用发展
透明导电薄膜TCO之原理及其应用发展透明导电薄膜（Transparent Conductive Films，TCO）是一种在光学透明度和电导率之间取得平衡的薄膜材料。
原理上，TCO薄膜是通过掺杂导电材料到光学材料中，达到同时具有高透明度和高电导率的效果。
TCO薄膜的主要原理是靠材料的电子结构来实现。
通常，TCO薄膜由两个主要成分组成：导电材料和基底材料。
导电材料通常是金属氧化物，如氧化锌（ZnO）或氧化锡（SnO2），它们具有高电子迁移率和低电阻率的特点。
基底材料通常是通过掺杂或添加导电剂的透明绝缘体，如玻璃或塑料。
TCO薄膜的应用非常广泛。
其中最重要的应用是透明导电电极，用于太阳能电池、液晶显示器、有机光电器件等光电器件中。
由于TCO薄膜在可见光范围内具有高透明度和低电阻率，所以能够有效传输光线并提供高效的电导率，从而改善光电器件的工作效率。
除此之外，TCO薄膜还常用于光催化、触摸屏、热电器件、光电探测器等领域。
然而，目前TCO薄膜仍然面临一些挑战。
例如，TCO薄膜的电导率和光学透射率之间存在着折中关系，很难在两者之间取得完美的平衡。
此外，一些常用的导电材料，如氧化锌和氧化锡，在高温、高湿度或强光照射条件下容易退化，从而限制了TCO薄膜的长期稳定性。
为了解决这些问题，当前TCO薄膜研究重点在于开发新型材料和改进工艺技术。
例如，研究人员尝试使用新型的导电材料，如氧化铟锡（ITO）和氟化锡（FTO），以提高TCO薄膜的电导率和稳定性。
另外，一些研究还涉及到利用纳米技术和多层结构设计，以进一步改善TCO薄膜的性能。
在未来，随着光电器件和可穿戴设备等领域的不断发展，对性能更好、更稳定的TCO薄膜的需求将会进一步增加。
因此，TCO薄膜的研究和应用前景非常广阔，有望在多个行业中发挥重要作用。
透明导电电极
透明导电电极一、概述透明导电电极是一种特殊的材料，它既具有优异的导电性能，又具有良好的透明性。
这种材料广泛应用于各种领域，如太阳能电池、触控屏幕、LED照明等。
透明导电电极主要由金属氧化物（如氧化铟锡）或掺杂的半导体材料制成，其导电性能来源于材料内部的自由电子。
同时，由于这些材料的晶体结构具有光透性，使得光线可以在其内部自由传播，从而实现在保持良好导电性能的同时保持透明性。
二、应用领域1. 太阳能电池：透明导电电极作为太阳能电池的重要组成部分，能够将光能转化为电能。
它不仅可以提高太阳能电池的光吸收效率，同时还能减小光的反射损失，从而提高光电转换效率。
2. 触控屏幕：在触控屏幕中，透明导电电极作为触控传感器，能够感知人体的触摸动作，并将其转换为电信号，从而实现对电子设备的控制。
透明导电电极的使用不仅提高了触控屏幕的灵敏度，而且增加了其使用寿命。
3. LED照明：在LED照明中，透明导电电极作为LED灯具的散热器，能够有效地将灯珠产生的热量传导至灯具的散热部位，从而延长LED的使用寿命。
同时，透明导电电极还能够提高灯具的透光率，使光线更加均匀。
三、发展趋势随着科技的不断发展，透明导电电极的应用领域也在不断拓展。
未来，随着人们对透明导电电极材料研究的深入，其性能将得到进一步提升。
同时，随着各种新兴技术的涌现，如柔性电子、透明机器人等，透明导电电极在未来的应用前景将更加广阔。
四、总结透明导电电极作为一种特殊的材料，具有广泛的应用前景和重要的研究价值。
随着科技的不断发展，其性能和应用领域将得到进一步提升和拓展。
未来，透明导电电极将在更多领域发挥重要作用，为人们的生活带来更多便利和惊喜。
ito材料
ito材料ITO材料是一种用于制备ITO透明导电薄膜的材料，其中ITO 代表着铟锡氧化物（Indium Tin Oxide）。
ITO材料具有优异的透明性和导电性，被广泛应用于电子显示器、太阳能电池、触摸屏和光电器件等领域。
ITO材料的制备主要是通过物理气相沉积（Physical Vapor Deposition，PVD）的方法。
这种方法利用高温和低压下的真空环境，将金属铟和锡在氧气氛围中蒸发，然后在基底表面生成ITO薄膜。
通过调节蒸发速率和氧气流量，可以控制ITO 薄膜的组成和性能。
ITO薄膜通常具有高透过率和低电阻率的特点。
其透明性使得光线可以穿过薄膜，适用于各种显示器件。
此外，ITO薄膜还具有良好的电导率，可用于导电电极和连接器。
它们的导电性能可以通过调整薄膜的厚度和添加适量的掺杂剂来改善。
在电子显示器方面，ITO薄膜广泛应用于液晶显示器和有机发光二极管显示器（OLED）。
液晶显示器利用ITO薄膜作为透明导电电极，来控制液晶分子的排列和光的透射，从而实现像素点的切换和显示功能。
OLED显示器则利用ITO薄膜作为透明电极和光辐射层，实现高亮度、高对比度和快速响应的显示效果。
除了电子显示器，ITO材料还广泛用于太阳能电池和触摸屏等领域。
在太阳能电池中，ITO薄膜用作透明导电电极，将光能转化为电能。
触摸屏则利用ITO薄膜作为感应电极，感应触摸信号，并将其转化为计算机或其他设备可以识别的信号。
然而，ITO材料也存在一些问题。
首先，铟和锡是稀有金属，供应有限，使得ITO薄膜的成本较高。
其次，ITO薄膜在柔性基底上的应用存在困难，因为ITO薄膜易碎且不耐弯曲。
因此，研究人员正在寻找代替ITO材料的新型透明导电材料，以解决这些问题。
总之，ITO材料作为一种优秀的透明导电材料，广泛应用于电子显示器、太阳能电池、触摸屏和光电器件等领域。
虽然存在一些问题，但其透明性和导电性使得ITO材料成为了许多先进技术的关键组成部分。
透明导电极
透明导电极全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：透明导电电极是一种能够同时具备透明度和导电性的材料，广泛应用于光电子器件、触摸屏、液晶显示器、有机电致变色器件等领域。
透明导电电极的出现，极大地提升了这些领域设备的性能和实用性。
本文将介绍透明导电电极的原理、制备方法以及应用领域，并展望其未来发展前景。
一、透明导电电极的原理透明导电电极的原理是在保持材料透明性的同时提高其导电性能。
通常情况下，金属材料具有很好的导电性能，但不透明，无法用于透明器件。
而透明材料如ITO（氧化铟锡）具有很好的透明性，但导电性能较差。
研究人员通过将导电性能较好的材料（如金属纳米颗粒、碳纳米管等）与透明性较好的材料复合，制备出了具有优秀透明度和导电性能的透明导电电极。
透明导电电极的导电原理主要包括电子传输和光学性质。
透明导电电极在外加电场下，会出现电子的传导效应，使得电流可以在电极内部迅速传输。
材料的光学性质也会影响电极的透明度。
通常情况下，材料的透明度取决于其本身吸收、散射光的能力，因此透明导电电极的材料需要具有很好的透明性，使得光线可以顺利穿透到器件内部。
目前，透明导电电极的制备方法主要包括溶液法、蒸发法、喷涂法等。
溶液法是将导电性材料溶解在溶剂中，通过涂覆、印刷等方式将其均匀涂布在基底上，再通过烘烤等步骤制备固化的透明导电电极。
蒸发法是通过真空蒸发、磁控溅射等技术，在基底上沉积金属薄膜或其他导电材料，再通过退火等步骤提高其导电性能。
喷涂法是将导电材料溶解在溶剂中，通过高压气体将溶液喷射至基底上，再通过烘烤等步骤形成透明导电电极。
除了传统的制备方法外，近年来也出现了一些新的制备透明导电电极的方法。
有学者利用浸渍自组装技术，通过将导电材料溶解于溶剂中，再通过自组装的方法将其自发排列在基底上，制备出具有优异导电性能的透明导电电极。
还有学者通过纳米制备技术，利用纳米材料对传统透明导电电极进行改性，提高其电导率和透明性。
透明导电电极广泛应用于光电子器件、触摸屏、液晶显示器、有机电致变色器件等领域。
透明导电薄膜(TCO)之原理及其应用发展
触控面板
触控面板是TCO应用的另一个重要领域。TCO作为电极材料，能够实现触控面板的透明和导电功能。 通过在触控面板上涂覆TCO薄膜，可以提供良好的导电性和透光性，从而实现准确的触控感应。
未来发展前景
随着人们对环保和可持续发展的日益重视，TCO在可穿戴设备、物联网、智能窗户等领 域的应用前景广阔，尤其在柔性电子和光电器件领域，TCO的发展潜力巨大。
对未来研究和发展的建议
加强基础研究
深入研究TCO的物理机制、化学性质以及 制备工艺，提高TCO的性能和稳定性。
加强跨学科合作
加强与材料科学、物理学、化学等领域的 交叉合作，共同推动TCO技术的进步。
02
TCO的电子传输性能取决于其材 料组成和晶体结构，通常采用掺 杂技术来提高电子传输性能。
光子散射机制
TCO通过光子散射实现光的透射，即光子在TCO表面和内部受到散射，改变了光 的传播方向，从而使光线能够透射TCO。
光子散射性能取决于TCO的表面和内部结构，可以通过控制制备工艺来调节光子 散射性能。
拓展应用领域
积极探索TCO在新型显示技术、光电传感 器、能源转换等领域的应用，推动TCO技 术的创新发展。
加强人才培养
培养具备创新能力和实践经验的高素质人 才，为TCO的持续发展提供人才保障。
THANKS
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透明导电薄膜(TCO) 之原理及其应用发展
目录
• 引言 • TCO的原理 • TCO的应用领域 • TCO的发展趋势和挑战 • 结论
01
引言
目的和背景
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金屬氧化物透明導電材料的基本原理一、透明導電薄膜簡介如果一種薄膜材料在可見光範圍內(波長380-760 nm)具有80%以上的透光率，而且導電性高，其比電阻值低於1×10-3·cm，則可稱為透明導電薄膜。
Au, Ag, Pt, Cu, Rh, Pd, A1, Cr等金屬，在形成3-15 nm厚的薄膜時，都有某種程度的可見光透光性，因此在歷史上都曾被當成透明電極來使用。
但金屬薄膜對光的吸收太大，硬度低而且穩定性差，因此人們開始研究氧化物、氮化物、氟化物等透明導電薄膜的形成方法及物性。
其中，由金屬氧化物構成的透明導電材料(transparent conducting oxide, 以下簡稱為TCO)，已經成為透明導電膜的主角，而且近年來的應用領域及需求量不斷地擴大。
首先，隨著3C產業的蓬勃發展，以LCD 為首的平面顯示器(FPD)產量逐年增加，目前在全球顯示器市場已佔有重要的地位，其中氧化銦錫(In2O3:Sn, 意指摻雜錫的氧化銦，以下簡稱為ITO)是FPD的透明電極材料。
另外，利用SnO2等製成建築物上可反射紅外線的低放射玻璃(low-e window)，早已成為透明導電膜的最大應用領域。
未來，隨著功能要求增加與節約能源的全球趨勢，兼具調光性與節約能源效果的electrochromic (EC) window (一種透光性可隨施加的電壓而變化的玻璃)等也可望成為極重要的建築、汽車及多種日用品的材料，而且未來對於可適用於多種場合之透明導電膜的需求也會越來越多。
二、常用的透明導電膜一些目前常用的透明導電膜如表1所示，我們可看出TCO佔了其中絕大部分。
這是因為TCO具備離子性與適當的能隙(energy gap)，在化學上也相當穩定，所以成為透明導電膜的重要材料。
表1 一些常用的透明導電膜材料用途性質需求SnO2:F寒帶建築物低放射(low-E)玻璃電漿波長 2 m (增加陽光紅外區穿透) Ag、TiN熱帶建築物低放射玻璃電漿波長 1 m (反射陽光紅外區) SnO2:F太陽電池外表面熱穩定性、低成本SnO2:F EC windows化學穩定性、高透光率、低成本ITO平面顯示器用電極易蝕刻性、低成膜溫度、低電阻ITO、Ag、Ag-Cu alloy除霧玻璃(冰箱、飛機、汽車)低成本、耐久性、低電阻SnO2烤箱玻璃高溫穩定性、化學及機械耐久性、低成本SnO2除靜電玻璃化學及機械耐久性SnO2觸控螢幕低成本、耐久性Ag、ITO電磁屏蔽(電腦、通訊設備)低電阻三、代表性的TCO材料代表性的TCO材料有In2O3，SnO2，ZnO，CdO，CdIn2O4，Cd2SnO4，Zn2SnO4和In2O3-ZnO等。
這些氧化物半導體的能隙都在 3 eV 以上，所以可見光(約1.6-3.3 eV)的能量不足以將價帶(valence band)的電子激發到導帶(conduction band)，只有波長在350-400nm(紫外線)以下的光才可以。
因此，由電子在能帶間遷移而產生的光吸收，在可見光範圍中不會發生，TCO對可見光為透明。
這些材料的比電阻約為10-1~10-3 cm。
如果進一步地在In2O3中加入Sn(成為ITO)，在SnO2中加入Sb、F，或在ZnO中加入In、Ga(成為GZO)或A1(成為AZO)等摻雜物，可將載子(carrier)的濃度增加到1020-1021cm-3，使比電阻降低到10-3~10-4 cm。
這些摻雜物，例如在ITO 中為4價的Sn置換了3價的In位置，GZO或AZO中則是3價的Ga 或A1置換了2價的Zn，因此一個摻雜物原子可以提供一個載子。
然而現實中並非所有摻雜物都是這種置換型固溶，它們有可能以中性原子存在於晶格間，成為散射中心，或偏析在晶界或表面上。
要如何有效地形成置換型固溶，提昇摻雜的效率，對於低電阻透明導電膜的製作是非常重要的。
In2O3、SnO2與ZnO是目前三種最為人所注意的TCO材料，其中的In2O3:Sn(ITO)因為是FPD上的透明電極材料，近年來隨著FPD的普及成為非常重要的TCO材料。
FPD上的透明電極材料之所以使用ITO，是因為它具有以下的優良性質：(1) 比電阻低，約為 1.5510-4·cm(2) 對玻璃基板的附著力強，接近TiO2或金屬chrome膜(3) 透明度高且在可見光中央區域(人眼最敏感區域)透光率比SnO2好(4) 適當的耐藥品性，對強酸、強鹼抵抗力佳(5) 電及化學的穩定性佳SnO2膜由於導電性較ITO差，1975年以後幾乎沒有甚麼用途，但因為化學穩定性優良，1990年左右起又開始成為非晶矽太陽電池用之透明導電基板。
非晶矽太陽電池是以電漿CVD 成膜，而電漿是由SiH4氣體與氫氣形成，成為很強的還原性氣氛，這會使ITO之透光率由85%降到20%，而SnO2仍會保持在70%。
因此在非晶矽太陽電池上不使用ITO膜，而使用SnO2膜。
近年來ZnO也是備受矚目的TCO材料，其中尤其是摻雜鋁的氧化鋅(ZnO:Al, 簡稱為AZO)被認為最具有成為ITO代用品的潛力。
由於製程的改善，實驗室中製出的ZnO薄膜物性已經接近於ITO，但在生產成本及毒性方面，鋅則優於銦；尤其鋅的價格低廉，對於材料的普及是一大利點。
In2O3、SnO2與ZnO的性質如表2所示。
TCO的導電及透光原理和表2中的一些性質，在後面有較詳細的說明。
表2 In2O3、SnO2與ZnO的性質材料名稱In2O3SnO2ZnO 晶體結構名bixbyite rutile wurtz 晶體結構圖導帶軌域In+35s Sn+45sZn4s-O2p之反鍵結價帶軌域O-22p O-22pZn4s-O2p之鍵結(上部為O2p,底部為Zn4s)能隙(eV)3.5 -4.0 3.8 - 4.0 3.3 - 3.6施主能階來源氧空孔或Sn摻雜物氧空孔或晶格間固溶之Sn氧空孔或晶格間固溶之Zn摻雜物(dopant)Sn(+4)Sb(+5)Al(+3)施主能階位置E d = E d0 - an d1/3(eV)E d0=0.093 eV, a =導帶下15-150meV導帶下200 meV8.15×10-8 eV·cm n d> 1.49×1018cm-3時，施主能階進入導帶，成為degenerate半導體導帶下10-30 meV (Sb doped)遷移率(cm2/V·s)103 18 - 31 28 - 120載子濃度(cm-3) 1.4×1021 2.7×1020 - 1.2×10211.1×1020 - 1.5×1021電阻率(·cm) 4.3×10-57.5×10-5 - 7.5×10-4 1.9×10-4 - 5.1×10-4四、TCO的導電性1. TCO的導電原理如果材料要具備導電性，材料內部必須有攜帶電荷的載子(carrier)與可供載子高速移動的路徑。
材料的導電率可用下式來表示：= neμ其中n=載子濃度，e=電子之電量，μ=載子之遷移率(mobility)。
當組成固體的相鄰原子之間的電子軌域重疊(交互作用)大，也就是軌域在空間的擴張程度大時，載子容易由一個原子位置移動到另一個原子位置，也就是遷移率較大。
要解釋TCO導電性的來源，可以簡單地敘述如下：金屬原子與氧原子鍵結時，傾向於失去電子而成為陽離子，而在金屬氧化物中，具有(n-1)d10ns0(n≧4，n為主量子數)電子組態的金屬陽離子，其s軌域會作等向性的擴展。
如果晶體中有某種鎖狀結構，能讓這些陽離子相當接近，使它們的s軌域重疊，便可形成傳導路徑。
再加上可移動的載子(材料本身自有或由摻雜物而來)，便具有導電性了。
2. 能帶、軌域與遷移率如果加上簡單的式子，上面的描述可以進一步說明如下：遷移率其中τ為relaxation time (載子移動時，由一次散射到下一次散射的時間)，與結晶構造有關；而m*為載子的有效質量。
有效質量越小，載子在電場中的移動越快，因此μ主要取決於有效質量。
有效質量m*的定義為其中E為能帶的能量，k為波向量(wave vector)的大小。
可以看出E 曲線彎曲程度越大者，m*越小。
在k-space的原點(點)附近，E可表示為：E=H nn+2H mn cos(ka) H nn+2H mn-2H mn(ka)2其中Hmn=*(x m)H(x n)dx，為m軌域(orbital)與n軌域之交互作用；a為原子間隔。
由此可看出，相鄰原子的電子軌域交互作用越大時，m*越小。
大多數的寬能隙(wide-gap)氧化物，導帶底部主要由陽離子的空軌域構成，價帶由被佔據的氧2p軌域所構成。
n型透明導電材料中，陽離子的空軌域為電子的移動路徑；因此，這個空軌域的擴大對於高速移動路徑的形成非常重要。
前面已經提到過，一般而言，具有(n-1)d10ns0(n≧4，n為主量子數)電子組態的金屬陽離子，其s軌域會作等向性的擴展，在這種陽離子互相接近的晶體結構中，軌域間重疊程度大，形成寬廣的導帶；因此，若想得到高的遷移率，要選擇軌域在空間擴展程度大的陽離子，而且要使陽離子間的距離縮短。
這個方針不只適用於離子排列整齊的晶體，對非晶形物質也適用。
氧化物中的陽離子與氧離子交互排列，形成氧離子多面體，因此陽離子間的距離與氧離子多面體的立體配置有關。
就導電性而言，為了形成晶體中的載子移動路徑，多面體必須連續排成一列。
多面體的連續排列有「頂點共有」、「稜共有」、「面共有」等方式，而離子間的距離，依「頂點共有>稜共有>面共有」之順序而減少，因此很容易理解，陽離子軌域之間的重疊依「頂點共有<稜共有<面共有」的順序而增大。
實際上因陽離子間的庫侖力排斥，具有連續的「面共有」多面體的晶體幾乎不存在。
所以具有較大遷移率之物質，集中在有「稜共有」的多面體鎖之晶體結構中。
在n型的結晶性導電氧化物中，除了ZnO之外，所有的晶體結構都具有氧八面體的「稜共有」Rutile鎖結構。
非晶形氧化物無法直接形成氧離子八面體的「稜共有」結晶構造，但陽離子的周圍也配有氧離子。
雖然不能得到如晶體那樣程度的軌域重疊，但如果陽離子的空軌域能充分的擴展，那就能夠得到有導電性的軌道重疊。
在有(n-1)d10ns o (n≧4)電子組態之陽離子中，Cd+2或In+3等有寬廣的軌域，若能引進載子則會呈現導電性。
3. n型與p型TCO上面所說的導電原理主要是針對n型TCO。
在不含過渡金屬的寬能隙氧化物中，呈現p型導電性的物質，比起n型要少得多。
p型TCO電洞的移動路徑在價帶的上部，這主要是由被佔據的氧2p軌域所構成。