[發(fā)明專利]Nb摻雜生長n型ZnO透明導電薄膜的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810061237.5
• 申請日: 2008-03-18
• 公開（公告）號: CN101245460A
• 公開（公告）日: 2008-08-20
• 發(fā)明（設計）人: 葉志鎮(zhèn);林均銘;吳亞貞;趙炳輝
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 張法高

技術領域

本發(fā)明涉及透明導電薄膜的生長方法，尤其涉及一種Nb摻雜生長n型ZnO透明導電薄膜的方法。

背景技術

透明導電薄膜是在可見光區(qū)域透光、紫外區(qū)截至，具有較低電阻率的一種功能薄膜，在液晶顯示器、太陽能電池等領域有著廣泛的應用。

ZnO中摻入適量的Nb₂O₅，將Nb取代Zn的位置，形成施主Nb_Zn³⁺，可以有效地調節(jié)ZnO的電學性能。由于Nb⁵⁺與Zn²⁺的離子半徑非常接近，所以Nb對Zn的替代不會引起晶格常數(shù)的很大變化，當Nb含量不太高時，Nb的摻入不會改變ZnO的晶體結構。因此，Nb摻雜n型ZnO晶體薄膜是理想的透明導電材料。

目前商用透明導電薄膜仍以價格昂貴的ITO為主，如果能夠制備性能良好且價格低廉的n型ZnO透明導電薄膜，便可以在透明電極以及薄膜晶體管等光電器件上得到應用。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種Nb摻雜生長n型ZnO透明導電薄膜的方法。本發(fā)明的Nb摻雜n型ZnO透明導電薄膜，其電阻率為10^-3～10^-4Ωcm，可見光區(qū)域透射率為85％以上。

Nb摻雜生長n型ZnO透明導電薄膜采用的是脈沖激光沉積法，包括如下步驟：

1)稱取25～30g純度≥99.99％的ZnO和0.01～1g純度≥99.99％的Nb₂O₅粉末，球磨混合均勻、壓制成型，然后在1000～1300℃溫度下燒結，制得摻Nb的ZnO陶瓷靶；

2)將摻Nb的ZnO陶瓷靶和清洗過的襯底放入脈沖激光沉積裝置的生長室中，靶材與襯底之間的距離為4～6cm，生長室抽真空度至少至10^-3Pa，襯底加熱升溫到100～600℃，生長室通入純度≥99.99％的氧氣，控制壓強為0.01～1Pa，開啟激光器，讓激光束聚焦到靶面燒蝕靶材，形成余輝，沉積在襯底上，制得Nb摻雜n型ZnO透明導電薄膜，將薄膜在氧氣氛下冷卻至室溫。

上述的襯底是藍寶石或石英或玻璃。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有的有益效果：

1)方法簡單，n型摻雜濃度可以通過調節(jié)靶材中Nb的含量來控制；

2)在ZnO透明導電薄膜生長過程中實現(xiàn)施主Nb的實時摻雜；

3)由于摻雜元素來自靶材，因此可以實現(xiàn)高濃度摻雜；

4)本發(fā)明的ZnO透明導電薄膜在可見光區(qū)域透射率為85％以上。

附圖說明

附圖是脈沖激光沉積裝置示意圖，圖中：激光器1、生長室2、靶材3、襯底4。

具體實施方式

以下結合附圖，通過實例對本發(fā)明作進一步的說明。

實施例1

1)稱取25g純度≥99.99％的ZnO和0.01g純度≥99.99％的Nb₂O₅粉末，球磨混合均勻、壓制成型，然后在1000℃溫度下燒結，制得摻Nb的ZnO陶瓷靶；

2)將摻Nb的ZnO陶瓷靶和清洗過的藍寶石襯底放入脈沖激光沉積裝置的生長室中，靶材與藍寶石襯底之間的距離為4cm，生長室抽真空度至少至10^-3Pa，襯底加熱升溫到100℃，生長室通入純度≥99.99％的氧氣，控制壓強為0.01Pa，開啟激光器，讓激光束聚焦到靶面燒蝕靶材，形成余輝，沉積在襯底上，制得Nb摻雜n型ZnO透明導電薄膜，將薄膜在氧氣氛下冷卻至室溫。

實施例2

1)稱取30g純度≥99.99％的ZnO和1g純度≥99.99％的Nb₂O₅粉末，球磨混合均勻、壓制成型，然后在1300℃溫度下燒結，制得摻Nb的ZnO陶瓷靶；

2)將摻Nb的ZnO陶瓷靶和清洗過的石英襯底放入脈沖激光沉積裝置的生長室中，靶材與石英襯底之間的距離為6cm，生長室抽真空度至少至10^-3Pa，襯底加熱升溫到600℃，生長室通入純度≥99.99％的氧氣，控制壓強為1Pa，開啟激光器，讓激光束聚焦到靶面燒蝕靶材，形成余輝，沉積在襯底上，制得Nb摻雜n型ZnO透明導電薄膜，將薄膜在氧氣氛下冷卻至室溫。

實施例3

以玻璃為襯底生長n型ZnO透明導電薄膜，具體步驟如下：