[發(fā)明專利]氧化鋅摻釔(ZnO:Y)透明導電薄膜及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910015219.8
• 申請日: 2009-05-14
• 公開（公告）號: CN101552048A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發(fā)明（設計）人: 楊田林;宋淑梅;劉清田;姜麗莉;辛艷青;孔偉畢;李延輝;韓圣誥
• 申請（專利權）人: 山東大學威海分校
• 主分類號: H01B5/00
• 分類號: H01B5/00;H01B5/14;H01B1/02;H01B13/00;C23C14/35;C23C14/06
• 代理公司: 威海科星專利事務所
• 代理人: 于 濤

技術領域：

本發(fā)明屬于電子材料技術領域，具體地說是一種氧化鋅摻釔(ZnO:Y)透明導電薄膜及其制備方法。

背景技術：

透明導電薄膜作為一種既對可見光透明，又具有良好電導率的材料，在顯示器件、太陽能電池、抗靜電涂層、電磁屏蔽以及隔熱節(jié)能玻璃等方面具有廣泛的應用。目前，摻錫的氧化銦薄膜(In₂O₃:Sn，簡稱ITO)是應用最為廣泛的透明導電薄膜，但是ITO也存在許多缺點：作為OLED的透明電極，ITO和空穴注入層的界面存在高能勢壘，從而降低器件的發(fā)光效率，參見J.S.Kim等人的“單層和雙層聚合物發(fā)光二極管中ITO的處理：陽極材料的物理、化學和形貌性質與器件性能的關系”《應用物理》84(1998)6859(J.S.Kim，et?al.Indium-tin?oxide?treatments?for?single-and?double-layer?polymericlight-emitting?diodes：The?relation?between?the?anode?physical，chemical，and?morphological?properties?and?the?device?performance，J.Appl.Phys.84(1998)6859)；銦原子容易向有機層擴散導致器件壽命降低，參見E.Gautier等人的“聚合物/金屬發(fā)光二極管中ITO電極的界面效應”《應用物理快報》69(1996)1071(E.Gautier，A.Lorin，et?al.Electrode?interface?effectson?indium-tin-oxide?polymer/metal?light?emitting?diodes，Appl.Phys.Lett.69(1996)1071)；銦元素在自然界的含量較少，這些缺點限制了ITO的應用。近年來，ZnO及其摻雜體系被廣泛研究，有希望成為ITO的替代材料。目前摻Al、Ga、In、Zr、B和Mo等元素的ZnO薄膜已經(jīng)用各種技術制備出來。

中國占世界稀土資源的41.36％，是一個名符其實的稀土資源大國，稀土資源極為豐富。如果能用稀土摻雜氧化鋅薄膜替代ITO薄膜，將會極大地降低透明導電薄膜的制備成本。引人注目的是，摻Sc的氧化鋅薄膜具有非常優(yōu)異的電學和光學性能，參見Tadatsugu?Minami等人的“磁控濺射法制備的高透過率和高電導率的稀土摻雜氧化鋅薄膜”《固體薄膜》366(2000)63(T.Minami?et?al.Highly?transparent?and?conductive?rare?earth-doped?ZnO?thin?filmsprepared?by?magnetron?sputtering?Thin?Solid?Films?366(2000)63)。但是作為Sc源的Sc₂O₃非常昂貴，考慮到釔(Y)與鈧(Sc)屬同一族元素，而且釔價格低廉，因此我們通過在氧化鋅中摻入適量的Y₂O₃制成氧化鋅釔(ZnO:Y)靶材，然后制備出了高品質的ZnO:Y透明導電薄膜。

發(fā)明內容：

本發(fā)明提出一種新型質量較好的氧化鋅摻釔(ZnO:Y)透明導電薄膜及其制備方法。

本發(fā)明可以通過如下措施達到：

一種氧化鋅摻釔(ZnO:Y)透明導電薄膜，其特征在于以ZnO為主體材料，摻入釔(Y)元素組成，釔(Y)元素是以氧化釔(Y₂O₃)的形式摻入的，氧化釔(Y₂O₃)的摻入量為總重量的2-5％，制備的ZnO:Y薄膜經(jīng)過X射線衍射測試沒有新的化合物形成，因此釔能夠替代鋅形成替位式摻雜的透明導電薄膜，這種薄膜具有良好的導電性，在可見光區(qū)具有很好的透過率。

一種氧化鋅摻釔(ZnO:Y)透明導電薄膜的制備方法，其特征在于利用射頻磁控濺射法制備，其步驟如下：

(1)用純度均為99.99％的ZnO和Y₂O₃粉末成坯、燒結制成了ZnO:Y靶材，氧化釔(Y₂O₃)的摻入量為總重量的2-5％。