[發(fā)明專利]一種耐高溫高光學(xué)反射的導(dǎo)電薄膜及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710009719.1
• 申請(qǐng)日: 2007-10-29
• 公開（公告）號(hào): CN101186128A
• 公開（公告）日: 2008-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賴發(fā)春;呂晶;黃志高;林麗梅;吳小春
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福建師范大學(xué)
• 主分類號(hào): B32B15/04
• 分類號(hào): B32B15/04;B32B9/00;C23C14/56;C23C14/58;H01B5/00;H01B13/00;G02B1/00
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利代理有限公司
• 代理人: 蔡學(xué)俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電薄膜及其制備方法，具體涉及到一種具有高光學(xué)反射、可在室溫到550℃的大氣環(huán)境下使用的導(dǎo)電薄膜及其薄膜的制備方法。

背景技術(shù)

薄膜已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國(guó)防、通訊、航空、航天以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。光學(xué)高反射膜通常用于民用的鏡、太陽(yáng)灶中拋物面太陽(yáng)能接收器中的鍍鋁膜，用于大型天文儀器和精密光學(xué)儀器中的鍍膜反射鏡，各類激光器的高反射率膜等等。良好的導(dǎo)電薄膜(如：Al、Cu、Cr、Pt、Au、Ag薄膜等)常用于半導(dǎo)體器件與集成電路等等。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)薄膜特性也提出了特殊的要求，如：用于GaN基的發(fā)光二極管，需要用到低電阻且高反射的薄膜[Applied?PhysicsLetters，83，4990(2003)]。

光學(xué)反射膜通常采用金屬膜或多層介質(zhì)薄膜，由于介質(zhì)薄膜是不導(dǎo)電的，對(duì)于要求良好導(dǎo)電且高光學(xué)反射的薄膜，只能選擇金屬薄膜。銀是所有金屬材料中電阻率最低的材料之一，而且銀的光學(xué)反射性能也很好，因此，銀薄膜已經(jīng)大量應(yīng)用于各種光電子器件中。但是，銀薄膜在高溫條件下很容易發(fā)生凝聚和結(jié)塊，使得銀薄膜的結(jié)構(gòu)破壞，導(dǎo)電失敗，同時(shí)光學(xué)反射性能下降。也就是說(shuō)，純銀薄膜在高溫條件下，無(wú)法實(shí)現(xiàn)高光學(xué)反射和良好的導(dǎo)電特性。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)這一情況，本發(fā)明的目的是制備出一種可以在室溫到550℃大氣條件下使用的具有高光學(xué)反射且良好導(dǎo)電的薄膜材料，以及該材料的制備方法。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提出的具有高光學(xué)反射且良好導(dǎo)電的薄膜材料，其特征是：該薄膜材料包括由無(wú)機(jī)氧化物構(gòu)成的基片層、由單種或多種金屬薄膜構(gòu)成的薄膜緩沖層、由金屬銀構(gòu)成的薄膜導(dǎo)電層、由金屬氧化物構(gòu)成的薄膜保護(hù)層，且至下而上逐層排列。制備出的薄膜，具有良好導(dǎo)電性能和光學(xué)反射性能，可以在室溫到550℃大氣條件下使用。

本發(fā)明所述的薄膜導(dǎo)電層由金屬銀構(gòu)成，其厚度為150到300納米。

本發(fā)明所述的薄膜緩沖層是單種或多種金屬單質(zhì)構(gòu)成的單層或多層薄膜，其厚度為10到40納米。單層薄膜時(shí)使用的金屬是銅、鋁、鐵、鉻、鎳、鈦或鈮單質(zhì)單獨(dú)構(gòu)成，或者是上述金屬中兩種或多種金屬混合構(gòu)成；多層薄膜時(shí)使用的金屬可以是銅、鋁、鐵、鉻、鎳、鈦或鈮單質(zhì)中兩種或多種金屬組成的兩層或多層薄膜。

本發(fā)明所述的金屬氧化物構(gòu)成的薄膜保護(hù)層是指氧化鋅、氧化錫、氧化鈦、氧化鈮、氧化硅、氧化鋁、氧化銦、摻錫氧化銦或摻鋁氧化鋅，保護(hù)層厚度為5到15納米。

本發(fā)明所述的由無(wú)機(jī)氧化物構(gòu)成的基片層材料是指氧化鋁、光學(xué)玻璃、石英、硅片或云母。

該薄膜在可見光范圍的光學(xué)反射率大于85％，電阻率小于10^-4Ωcm²，利用附加緩沖層和保護(hù)層，可以有效地抑制銀薄膜在高溫大氣環(huán)境下的凝聚和結(jié)塊現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)薄膜能夠在高溫大氣環(huán)境下使用。

本發(fā)明所述的一種具有高光學(xué)反射且良好導(dǎo)電的薄膜制備方法，其特征是通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)：

1、薄膜緩沖層的制備

采用公知的熱蒸發(fā)、或?yàn)R射、或化學(xué)蒸發(fā)沉積鍍膜技術(shù)將銅、鋁、鐵、鉻、鎳、鈦或鈮單質(zhì)材料沉積在基片層的表面形成單層薄膜，或?qū)~、鋁、鐵、鉻、鎳、鈦或鈮單質(zhì)中兩種或多種金屬沉積在基層的表面形成兩層或多層薄膜。薄膜緩沖層厚度控制在10到40納米之間。

2、薄膜導(dǎo)電層的制備

采用濺射、或熱蒸發(fā)、或化學(xué)蒸發(fā)沉積等公知的鍍膜技術(shù)在薄膜緩沖層上沉積金屬銀薄膜，所用銀的純度在99.99％以上，銀薄膜的厚度在150到300納米之間。

3、薄膜保護(hù)層的制備

采用公知的熱蒸發(fā)、或?yàn)R射、或化學(xué)蒸發(fā)沉積鍍膜技術(shù)將氧化鋅、氧化錫、氧化鈦、氧化鈮、氧化硅、氧化鋁、氧化銦、摻錫氧化銦或摻鋁氧化鋅沉積在薄膜導(dǎo)電層(銀)上面，其厚度控制在5到15納米之間。

4、薄膜的熱處理

將上述含有緩沖層、導(dǎo)電層和保護(hù)層的薄膜樣品放入馬弗爐中，在大氣條件下，熱處理溫度逐漸上升到550℃，在550℃溫度下恒定2小時(shí)后，關(guān)閉馬弗爐的電源，爐內(nèi)溫度自然下降到室溫，然后取出，即制備出具有高光學(xué)反射且良好導(dǎo)電的薄膜。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明中在銀薄膜的底層加上緩沖層，在銀薄膜的上面加上保護(hù)層，可以有效地克服銀薄膜的凝聚和結(jié)塊。制備的薄膜經(jīng)高溫?zé)崽幚砗螅诖髿猸h(huán)境下，能夠在室溫到550℃的溫度范圍內(nèi)保持良好的導(dǎo)電性能和高光學(xué)反射性能，可應(yīng)用于高亮度發(fā)光二極管、太陽(yáng)能電池和航空航天等光電子領(lǐng)域。

附圖和附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明耐高溫高光學(xué)反射的導(dǎo)電薄膜結(jié)構(gòu)縱向剖面圖。

圖2是耐高溫高光學(xué)反射的導(dǎo)電薄膜制備方法流程圖。