[發明專利]摻氟氧化錫薄膜的制備方法

有效

• 申請號: 201210374374.0
• 申請日: 2012-09-27
• 公開（公告）號: CN102839348A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 藍德均;崔旭梅;黃雙華;鄒敏;陳孝娥
• 申請（專利權）人: 攀枝花學院
• 主分類號: C23C14/08
• 分類號: C23C14/08;C23C14/35
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所 51124
• 代理人: 梁鑫;高蕓

技術領域

本發明涉及一種摻氟氧化錫(FTO)薄膜的制備方法，具體涉及一種成本更低、工藝更簡單的利用射頻磁控濺射技術制備摻氟氧化錫薄膜的方法。

背景技術

FTO透明導電玻璃具有優良的光電性能，被廣泛用于太陽能電池的窗口材料、低損耗光波導電材料及各種顯示器和非晶硅太陽能電池中作為透明玻璃電極等，與生活息息相關。

在薄膜太陽電池上的應用：太陽能電池是利用光伏效應，在半導體p-n結直接將太陽光的輻射能轉化成電能的一種光電器件。TCO薄膜是太陽電池關鍵材料之一，可作為染料敏化太陽電池(dye-sensitized?solar?cells，DSCS)等的透明電極，對它的要求是：具有低電阻率；高陽光輻射透過率，即吸收率與反射率要盡可能低；化學和力學穩定性好的特點。在薄膜太陽電池中，透明導電膜充當電極，具有太陽能直接透射到作用區域幾乎不衰減、形成p-n結溫度較低、低接觸電阻、可同時作為防反射薄膜等優點。

在顯示器上的應用：顯示器件能將外界事物的光、聲、電等信息，經過變換處理，以圖像、圖形、數碼、字符等適當形式加以顯示。顯示技術的發展方向是平板化。在眾多平板顯示器中，薄膜電致發光顯示由于其主動發光、全固體化、耐沖擊、視角大、適用溫度寬、工序簡單等優點，引起廣泛關注，并發展迅速。FTO薄膜具有可見光透過率高、電阻率低、較好的耐蝕性和化學穩定性，因此被廣泛用作平板顯示器的透明電極。

在氣敏元件上的應用：氣體傳感器是把氣體的物理、化學性質變換成易處理的光、電、磁等信號的轉換元件。半導體氣體傳感器是采用金屬氧化物或金屬半導體氧化物材料做成的元件，與氣體相互作用時產生表面吸附或反應，引起以載流子運動為特征的電導率或伏安特性或表面電位變化。二氧化錫薄膜氣敏器件具有靈敏度高、響應速度和恢復速度快、功耗低等特點，更重要的是容易集成。隨著微電子技術的發展，傳感器不斷向智能化、微型化方向發展。

在建筑幕墻玻璃及透明視窗上的應用：FTO薄膜能用于陽光節能玻璃，對可見光高透射，但對紅外光高反射，其反射率大于70%。讓陽光中可見光部分透過，而紅外部分和遠紅外反射。陽光中的可見光部分對室內采光是必需的，但可將紅外部分的熱能輻射反射回去，能有效調節太陽光的入射和反射。利用FTO薄膜在可見光區的高透射性和對紅外光的高反射性，可作為玻璃的防霧和防冰霜薄膜。

FTO透明導電玻璃的制備方法目前主要有，物理方法：真空蒸發鍍膜法、離子輔助沉積鍍膜法等；化學方法：噴霧熱解法、溶膠-凝膠法和化學氣相沉積法等。目前適合批量生產且研發較多的有真空蒸發鍍膜法、化學氣相沉積法和噴霧熱解等方法?；瘜W氣相沉積法和真空鍍膜法制備的薄膜和玻璃基板的結合強度不夠，溶膠-凝膠法制備的導電薄膜電阻較高。濺射法由于具有良好的可控性和易于獲得大面積均勻的薄膜而在薄膜材料和器件產品的生產上應用廣泛。利用濺射法制備FTO透明導電玻璃其生產工藝簡單，操作方便，利于控制，成本較低，原料易得。濺射鍍膜(sputtering?deposition)是指用離子轟擊靶材表面，使靶材的原子被轟擊出來，濺射產生的原子沉積在基體表面形成薄膜。濺射鍍膜有二級、三級或四級濺射、磁控濺射、射頻濺射、偏壓濺射、反應濺射、離子束濺射等裝置。磁控濺射法是在高真空充入適量的氬氣，在陰極（柱狀靶或平面靶）和陽極（鍍膜室壁）之間施加幾百KV直流電壓，在鍍膜室內產生磁控型異常輝光放電，使氬氣發生電離。氬離子被陰極加速并轟擊陰極靶表面，將靶材表面原子濺射出來沉積在基底表面上形成薄膜。通過更換不同材質的靶和控制不同的濺射時間，便可以獲得不同材質和不同厚度的薄膜。磁控濺射法具有鍍膜層與基材的結合力強、鍍膜層致密、均勻等優點。

濺射分為直流濺射和射頻濺射兩類。射頻濺射的基本原理是射頻輝光放電。國內外射頻濺射普遍選用的射頻電源頻率為13.56MHz,以防止射頻信號與無線電信號的相互干擾。射頻濺射適合于任何一種類型的阻抗耦合，電極和靶材并不需要是導體，射頻濺射非常適合于制備半導體、絕緣體等高熔點材料的薄膜。在靶材表面施加射頻電壓，當濺射處于上半周時，由于電子的質量比離子的質量小很多，故其遷移率很高，用很短時間就可以飛向靶面，中和其表面積累的正電荷，從而實現對絕緣材料的濺射，并且在靶表面又迅速積累起了大量的電子，使其表面因空間電荷而呈現負電位，導致在射頻濺射正半周期，也可吸引離子轟擊靶材。從而實現了在電壓正、負半周期，均可濺射。磁場的作用是將電子與高密度等離子體束縛在靶材表面，可以提高濺射速度。