[發明專利]一種透明導電氧化物薄膜的制備方法

有效

• 申請號: 201210136712.7
• 申請日: 2012-05-04
• 公開（公告）號: CN102646759A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 徐東;徐永;任昌義
• 申請（專利權）人: 深圳市科聚新材料有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 張全文

技術領域

本發明屬于半導體光電材料領域，具體涉及一種透明導電氧化物薄膜的制備方法。

背景技術

透明導電氧化物薄膜(TCO)廣泛應用于各類顯示器的透明電極、電炊鍋的透明發熱元件、太陽能電池的透明電極，它主要負責光電流的收集，因此要求具有高的電導率；同時，TCO的存在要盡量減少對太陽光譜的吸收，因此要求其具有寬能隙寬度，對可見光的吸收少，透過率高。目前應用較廣的TCO有金屬摻雜的ZnO薄膜及金屬摻雜的In₂O₃薄膜；ZnO薄膜的摻雜金屬主要有鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)、鉬(Mo)等，代表性的為鋁摻雜ZnO(AZO)；In₂O₃薄膜的摻雜金屬主要有錫(Sn)、鎳(Ni)、鉬(Mo)等，代表性的為錫摻雜In₂O₃(ITO)。優質的ITO對可見光的透過率達95%以上，ITO的功函約為4.5～5.3eV，沒有一個相對確定的值，其由Sn摻雜量、表面粗糙度、表面處理等相關。AZO是繼ITO之后新開發出來的一種新型具有寬禁帶(3.37eV)的、在可見光范圍具有高透射率和低電阻率的n型半導體透明導電氧化物薄膜．因其具有易產生缺陷和進行摻雜，并且價格便宜、無毒和穩定性高等特點，可被廣泛應用于壓電轉換、光電顯示及電子器件等方面。

制備TCO薄膜的主要方法有磁控濺射法、化學氣相沉積法(CVD)、溶膠-凝膠法(S-G)、脈沖激光沉積法(PLD)和噴射熱分解法(SP)等。其中以磁控濺射技術最為成熟，工藝控制性好，已被廣泛用于TCO薄膜的商業化生產；而S-G法由于所用原料易得、制膜工藝簡單、反應過程易于控制、原材料的利用率高、易得到多組元組分分布均勻的材料、可大面積成膜，而成為目前備受關注的制備方法。但是，溶膠-凝膠法制備的TCO薄膜由于凝膠中液體量大，干燥時產生收縮，易產生開裂，燒制時經常會殘留氣孔及-OH或C，使得制品帶黑色。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術之缺陷，提供一種透明導電氧化物薄膜的制備方法。

本發明是這樣實現的，提供一種透明導電氧化物薄膜的制備方法，其包括如下步驟：

步驟一、獲得鋅鹽或銦鹽與摻雜金屬鹽的溶膠溶液，其中，溶膠溶液的粘度為15～20mPa·s，所述鋅鹽或者銦鹽中鋅或者銦的濃度為0.1～1mol/L，鋅與摻雜金屬的摩爾比值為0.001~0.03，銦與摻雜金屬的摩爾比值為0.05~0.15；

步驟二、將成膜介質浸入到所述溶膠溶液中，停留1～30s，然后以1～300cm/min的速度將所述介質提拉出所述溶膠液面，隨后在80°C～300°C下保持0.5～30min，冷卻；

步驟三、重復步驟二至所述成膜介質上的膜厚達到所需厚度，獲得所述透明導電氧化物薄膜。

本發明的透明導電氧化物薄膜的制備方法，通過限定溶膠粘度、摻雜粒子的濃度、提拉速度以及處理溫度，能夠獲得性能優異的透明導電氧化物薄膜。其工藝設備簡單，過程節能環保，可以大面積在不同形狀、不同材料的基底上制備薄膜，成膜均勻性好，對介質材料的附著力強，透明度好。此外，該方法還能夠定量摻雜，精確控制摻雜水平，有效的控制薄膜成分以及微觀結構，適于工業化生產。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明作進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

本發明實施例一種透明導電氧化物薄膜的制備方法，其包括如下步驟：

步驟一、獲得鋅鹽或銦鹽與摻雜金屬鹽的溶膠溶液，其中，溶膠溶液的粘度為15～20mPa·s，所述鋅鹽或者銦鹽中鋅或者銦的濃度為0.1～1mol/L，鋅與摻雜金屬的摩爾比值為0.001~0.03，銦與摻雜金屬的摩爾比值為0.05~0.15；

步驟二、將成膜介質浸入到所述溶膠溶液中，停留1～30s，然后以1～300cm/min的速度將所述介質提拉出所述溶膠液面，隨后在80°C～300°C下保持0.5～30min，冷卻；

步驟三、重復步驟二至所述成膜介質上的膜厚達到所需厚度，獲得所述透明導電氧化物薄膜。