[發(fā)明專利]一種鋁摻氧化鋅透明導電薄膜的退火方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910112270.0
• 申請日: 2009-07-29
• 公開（公告）號: CN101985740A
• 公開（公告）日: 2011-03-16
• 發(fā)明（設計）人: 曹永革;鄧種華;黃常剛
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所
• 主分類號: C23C14/56
• 分類號: C23C14/56;C23C14/06;C23C14/35
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種鋁摻雜氧化鋅透明導電膜的退火方法，屬于光電子功能材料技術領域。

技術背景

透明導電氧化物(transparent?conductive?oxide，簡稱TCO)在光電子技術領域中有著及其重要的應用。摻錫氧化銦(ITO)透明導電薄膜已經被人們深入研究并廣泛應用于平板顯示，太陽能電池和LED等領域。鋁摻氧化鋅(AZO)憑借更好的熱穩(wěn)定性和在氫等離子體中更加穩(wěn)定等特性引起人們的廣泛重視，是比ITO更加適合于薄膜太陽能電池的電極材料。另外，相對于ITO，AZO的最大優(yōu)勢是原料對環(huán)境友好，價格便宜。隨著研究的深入，AZO有望在一些應用領域取代ITO。

已有的研究表明含氧氣氛下退火能改善透明導電薄膜的結晶，降低薄膜表面粗糙度提高薄膜的透過率，但是極大地惡化了薄膜的導電性質；真空退火能改善薄膜的導電性質，并使薄膜表面粗糙度變大；氬氣等惰性氣氛下能改善AZO透明導電膜的結晶，降低薄膜的表面粗糙度，引入氫氣退火可以顯著改善薄膜的導電性。

目前，AZO相關的專利文獻大都側重于AZO靶材的制作，還沒有關于退火處理的專利報道。本發(fā)明引入了退火工藝，在適當的溫度范圍內退火能夠消除薄膜應力，改善結晶，能夠提高AZO透明導電膜的光電性能。氫氣處理有助于增加氧空穴濃度，從而提高載流子濃度，提高AZO透明導電膜的導電性。增加退火工藝可以實現在磁控濺射鍍膜機中低溫、快速成膜，再于退火爐中批量退火處理的工藝，極大地提高生產效率。

發(fā)明內容

通過磁控濺射鍍膜機生長出的AZO透明導電膜放入退火爐進行真空退火或引入一定的氣氛退火處理，以進一步提高AZO透明導電膜的光電性能。此方法可以實現低溫快速成膜，并批量快速退火獲得高質量的透明導電薄膜。

本發(fā)明所涉及的AZO透明導電膜的退火工藝為：該退火方法采用真空退火或氣氛退火，退火氣氛為惰性氣體(氬氣、氮氣等)、還原性氣體(氫氣、甲烷等)及它們的混合氣體，退火氣壓為10^-4Pa～10⁵Pa，退火溫度為100℃～650℃，并根據不同加熱方式和退火溫度，退火時間為5s～25h。

本發(fā)明提出的退火工藝，能夠顯著提高AZO透明導電膜的遷移率、載流子濃度，從而降低薄膜電阻率。以下是一組退火前后AZO透明導電膜光電性能對比，詳細實驗方法將在實施例中進一步說明。

退火前AZO透明導電膜的光電性能為：電阻率為3.26×10^-3Ω·cm，方阻為162.86Ω/□，遷移率為1.86cm²V^-1S^-1，載流子濃度為1.04×10²¹/cm³，在400～1000nm波長范圍內平均透過率大于80％；經過優(yōu)化退火工藝退火后薄膜的光電性能為：電阻率為5.94×10^-4Ω·cm，方阻為29.70Ω/□，遷移率為5.61cm²V^-1S^-1，載流子濃度為1.88×10²¹/cm³，在400～1000nm波長范圍內平均透過率大于80％。

下面結合說明書附圖和具體實施例，對本發(fā)明的技術方案進行進一步的詳細描述。

附圖說明

圖1退火前、后的XRD圖

圖2退火后的透過譜圖。

圖3退火前、后AZO透明導電膜的AFM表面形貌圖。

具體實施方式

實施例1：共濺法低溫、高速沉積退火用AZO透明導電薄膜