[發(fā)明專利]一種運用磁控濺射法制備透明導電薄膜的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210199801.6
• 申請日: 2012-06-18
• 公開（公告）號: CN102719792A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發(fā)明（設計）人: 李文英;尹桂林;張柯;姜新來;鐘建;余震;何丹農(nóng)
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;上海納米技術及應用國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: C23C14/08
• 分類號: C23C14/08;C23C14/35
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發(fā)明涉及半導體材料領域的透明導電薄膜的制備方法，具體是用磁控濺射法制備Zn_1-xCu_xO/Cu/Zn_1-xCu_xO透明導電薄膜。

背景技術

作為光電子科技領域的主要光學材料之一，透明導電薄膜（TCO）已經(jīng)廣泛應用于太陽能電池透明電極、液晶顯示器、氣敏元件、抗靜電涂層、飛機和汽車風擋防霜霧玻璃、建筑用節(jié)能玻璃窗和電致變色器件等領域。實際應用中要求透明導電薄膜具有好的可見光透過率（>80%）和低的電阻率（<10^-3Ω·cm），目前應用最廣泛的是摻Sn的In₂O₃（ITO）透明導電薄膜，但銦稀缺導致ITO薄膜較為昂貴，因此限制了其應用。摻雜ZnO具有好的透光率和電導率，尤其以Al摻雜ZnO（AZO）的研究和應用最為廣泛，但在實際應用中仍存在電阻率較高或者化學不穩(wěn)定等問題。

Zn_1-xCu_xO/Cu/Zn_1-xCu_xO薄膜具有如下優(yōu)點：（1）原料來源廣泛，價格便宜；（2）對環(huán)境無毒害；（3）抗輻射能力強；（4）三層結構的薄膜制備簡單，膜系便于設計；（5）Cu的厚度可精確控制，從而方便調(diào)控薄膜的光電性能；（6）成膜方法簡單。所以Zn_1-xCu_xO/Cu/Zn_1-xCu_xO薄膜作為透明導電薄膜具有很好的應用前景。

根據(jù)對現(xiàn)有技術的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利201110239699.3（申請?zhí)枺┯迷訉映练e和磁控濺射的方法制備了Zn_1-xCu_xO/Cu/Zn_1-xCu_xO透明導電薄膜，但原子層沉積設備比較昂貴，不利于工業(yè)化的生產(chǎn)。而磁控濺射法具有設備簡單、價格便宜、成膜均勻、可用于大面積制膜等優(yōu)點，目前在生產(chǎn)中已經(jīng)得到了廣泛的應用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種磁控濺射制備Zn_1-xCu_xO/Cu/Zn_1-xCu_xO透明導電薄膜的方法，克服現(xiàn)有技術存在的不足，獲得具有高透過率和低電阻率的透明導電薄膜。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

將清洗干凈的基片置于磁控濺射腔內(nèi)，利用磁控濺射方法在純氬氣氣氛下依次濺射Zn_1-xCu_xO膜、Cu膜、Zn_1-xCu_xO膜，得到電阻率小于10^-3Ω·cm，透光率大于80%的Zn_1-xCu_xO/Cu/Zn_1-xCu_xO透明導電薄膜。

進一步的，上述制備方法按以下步驟進行：

(1)基片依次用丙酮、無水乙醇、去離子水超聲清洗，之后用99.99%的氮氣吹干；

(2)用含Cu量為0.5%~2.5%（質(zhì)量百分含量）的ZnCuO陶瓷靶作為Zn_1-xCu_xO薄膜沉積的濺射靶；

(3)用99.99%的高純Cu靶作為Cu薄膜沉積的濺射靶；

(4)對磁控濺射腔抽真空；

(5)保持基片溫度為室溫，調(diào)節(jié)基片與靶材的距離；

(6)ZnCuO靶采用射頻濺射；

(7)Zn_1-xCu_xO膜和Cu膜均在純氬氣氣氛中制得。

所述Zn_1-xCu_xO膜的厚度為40～70nm，所述Cu膜厚度為8～30nm。

所述基片選用玻璃片。

所述（1）中，超聲清洗時間為10min。

所述（4）中，對磁控濺射腔抽真空，使其真空度小于1.0×10^-4Pa，用以保證Zn1-xCuxO膜中氧空位的含量。

所述（5）中，調(diào)節(jié)基片與靶材的距離為10～20cm，防止由于基片與靶材距離太近引起的自濺射，同時又不能太遠，從而保證成膜質(zhì)量。