[發(fā)明專利]一種耐腐蝕ZnO薄膜及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210160698.4
• 申請日: 2012-05-22
• 公開（公告）號: CN102691038A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉斌;沈鴻烈;王威;岳之浩
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: C23C14/08
• 分類號: C23C14/08;C23C14/35
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 李紀(jì)昌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種透明導(dǎo)電耐腐蝕薄膜，尤其涉及一種透明導(dǎo)電耐腐蝕的Sn摻雜ZnO薄膜和Al-Sn共摻雜的ZnO薄膜及其制備方法。

背景技術(shù)

透明導(dǎo)電薄膜是一類特殊的光電信息功能材料，不僅具備良好的電學(xué)特性，而且在可見光波段范圍具有高透光性，紅外波段范圍具有高反射性，紫外波段具有良好的吸收性。正是因?yàn)橥该鲗?dǎo)電薄膜具有著優(yōu)異的光電特性，使得這類材料在太陽能電池、液晶顯示器、薄膜晶體管、紫外探測器、抗靜電涂層、巡航導(dǎo)彈窗口和現(xiàn)代戰(zhàn)機(jī)等領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。在透明導(dǎo)電薄膜中，ZnO薄膜由于具有制造成本低廉、無毒、易于摻雜和光電性能優(yōu)異等優(yōu)勢，這種薄膜材料及制備的各種元器件的得到廣泛應(yīng)用，而根據(jù)實(shí)際工作的環(huán)境介質(zhì)不同，例如不同氣候環(huán)境（工業(yè)、近海工業(yè)、海洋）、濕熱環(huán)境以及其它一些惡劣的環(huán)境等，因此需要提高這類薄膜材料在腐蝕環(huán)境介質(zhì)中的耐腐蝕性以及長期使用的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足和局限性，提供一種利用磁控濺射技術(shù)制備可以在含有NaCl的環(huán)境中工作的ZnO透明導(dǎo)電耐腐蝕薄膜。

技術(shù)方案：為達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種耐腐蝕ZnO薄膜，包括ZnO，所制備的薄膜中還含有Sn，所述Sn摻雜ZnO薄膜的電阻率6.99×10^-2Ω?cm~1.06×10^-1Ω?cm，400~900nm波段的平均透過率為69%~82%，極化電阻6.20×10⁴Ω~1.20×10⁶Ω。

所制備的薄膜中還含有Al，所述Al、Sn共摻雜ZnO薄膜的電阻率1.49×10^-3Ω?cm~5.10×10^-3Ω?cm，400~900nm波段的平均透過率為82%~89%，極化電阻3.96×10⁵Ω~1.40×10⁶Ω。

一種制備所述的ZnO薄膜的制備方法，包括如下步驟：

（1）以Sn和ZnO材料作為靶材，將靶材安裝在磁控濺射設(shè)備的腔室內(nèi)；

（2）清洗待鍍膜的襯底，除去襯底表面的沾污，然后吹干；

（3）將吹干后的襯底放入射頻磁控濺射腔室內(nèi)，抽真空至腔室內(nèi)的真空度小于0.1Pa，并加熱襯底至100℃~200℃；

（4）向腔室內(nèi)通入惰性氣體，并設(shè)置襯底旋轉(zhuǎn)；

（5）通過磁控濺射方式，向Sn和ZnO兩個(gè)靶上加射頻電壓：Sn靶射頻電壓0～16V，ZnO靶射頻電壓0～32V，然后通過兩個(gè)靶共濺射的方式沉積Sn摻雜的ZnO薄膜。

一種制備所述的ZnO薄膜的制備方法，包括如下步驟：

（1）以Sn和AZO材料作為靶材，將靶材安裝在磁控濺射設(shè)備的腔室內(nèi)；

（2）清洗待鍍膜的襯底，除去襯底表面的沾污，然后吹干；

（3）將吹干后的襯底放入射頻磁控濺射腔室內(nèi)，抽真空至腔室內(nèi)的真空度小于0.1Pa，并加熱襯底至100℃~200℃；

（4）向腔室內(nèi)通入惰性氣體，并設(shè)置襯底旋轉(zhuǎn)；

（5）通過磁控濺射方式，向Sn和AZO兩個(gè)靶上加射頻電壓：Sn靶射頻電壓0～6V，AZO靶射頻電壓0～32V，然后通過兩個(gè)靶共濺射的方式沉積Al-Sn共摻雜的ZnO薄膜。

原理：下面對本發(fā)明原理作進(jìn)一步描述：

步驟1、以ZnO、AZO和Sn材料分別作為靶材，ZnO靶、AZO靶和Sn靶放置在磁控濺射沉積設(shè)備的腔室中，射頻電壓直接加在靶材上；

步驟2、清洗待鍍膜的襯底，除去襯底表面的沾污，然后吹干放入腔室內(nèi)，并加熱襯底溫度至160℃；

步驟3、待腔室內(nèi)的真空度抽到6×10^-4Pa時(shí)，打開ZnO靶（純度：99.999%）和Sn靶（純度：99.99%）對應(yīng)的射頻功率源并預(yù)熱5~15分鐘；開始控制基底支架旋轉(zhuǎn)（10r/min~30r/min），通入Ar氣20sccm~40sccm；加射頻電壓，使靶材和陽極罩之間產(chǎn)生輝光，設(shè)置ZnO靶的濺射功率為100W~200W，調(diào)節(jié)Sn靶濺射功率分別為0~30W；預(yù)濺射5~10分鐘，去除靶材表面氧化和沾污；然后迅速將兩個(gè)擋板打開并計(jì)時(shí)；生長結(jié)束后，將擋板關(guān)閉，關(guān)閉抽真空設(shè)備之后取出試樣；