[發(fā)明專利]共摻雜透明導(dǎo)電薄膜的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210393515.3
• 申請(qǐng)日: 2012-10-17
• 公開（公告）號(hào): CN102877049A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬洪芳;馬芳;劉志寶;劉文斐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東建筑大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C20/08
• 分類號(hào): C23C20/08
• 代理公司: 濟(jì)南舜源專利事務(wù)所有限公司 37205
• 代理人: 侯緒軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，特別涉及一種共摻雜透明導(dǎo)電薄膜的制備方法。

背景技術(shù)

透明導(dǎo)電薄膜是一種有著優(yōu)異光電性能的薄膜，這類薄膜具有寬禁帶，在可見光區(qū)有高透射率，在紅外區(qū)有高反射率，對(duì)微波有強(qiáng)衰減性，同時(shí)電阻率較低，化學(xué)性能也較為穩(wěn)定，因此在太陽(yáng)能電池、表面聲學(xué)波器件、平板顯示器、建筑玻璃等領(lǐng)域均得到了廣泛應(yīng)用。目前工藝較為成熟的為ITO(tin-doped?indium?oxide,?In₂O₃:Sn)透明導(dǎo)電薄膜，但I(xiàn)TO薄膜自身的局限性限制了它的應(yīng)用：銦有劇毒；價(jià)格昂貴；在氫等離子體氣氛下光學(xué)特性易發(fā)生惡化。相對(duì)于ITO來(lái)說(shuō)，ZnO基薄膜是一種性價(jià)比高，環(huán)境友好的透明導(dǎo)電薄膜，不僅在氫等離子體環(huán)境中具有高的穩(wěn)定性，且具有優(yōu)良的光電特性：低電阻率、高透過(guò)率、高載流子濃度等。未經(jīng)過(guò)摻雜的ZnO薄膜的電學(xué)性質(zhì)很不穩(wěn)定，在制備過(guò)程中，適當(dāng)?shù)膿诫s能較大幅度的提高薄膜的各項(xiàng)性能。目前最常見的是對(duì)ZnO薄膜進(jìn)行Al元素的單摻雜。但Ga-O的共價(jià)鍵長(zhǎng)比Al-O更接近于Zn-O的共價(jià)鍵長(zhǎng)，且兩者的原子序數(shù)僅相差１，摻雜后不易引起大的晶格畸變，因此有必要選擇Ga和Al對(duì)ZnO進(jìn)行共摻雜，獲得一種新的具有優(yōu)良光電性能的透明導(dǎo)電薄膜，使其得到更好利用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種新的摻雜方式，以獲得具有優(yōu)良光電性能的透明導(dǎo)電薄膜，使其得到更好利用。

本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種共摻雜透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，它包括以下步驟：?

A）前處理：將普通載玻片先后放入丙酮（C₃H₆O）、無(wú)水乙醇及去離子水中進(jìn)行超聲清洗，然后吹干備用；

B）溶膠配制：將二水合乙酸鋅(CH₃COO)₂Zn·2H₂O溶于乙二醇甲醚C₃H₆O₂后，加入Al³⁺，然后加入Ga³⁺，其中Al³⁺和Ga³⁺的摻雜比Al³⁺/Ga³⁺為8-1；最后加入與乙酸鋅等摩爾的單乙醇胺（MEA）；將上述混合液放入40-80°C水浴鍋中攪拌，然后陳化得到溶膠；?

C）旋涂鍍膜：將通過(guò)A）步驟前處理后的載玻片放置于勻膠機(jī)的載物臺(tái)上，把通過(guò)B）步驟陳化好的溶膠滴加在玻璃襯底上，旋轉(zhuǎn)，隨后烘干；

D）熱處理：將通過(guò)C）步驟處理的鍍膜載玻片于150-400°C下預(yù)燒后，繼續(xù)C）步驟，如此重復(fù)涂鍍4-14層后，在450-700°C條件下退火1h。

優(yōu)選的共摻雜透明導(dǎo)電薄膜的制備方法，它包括以下步驟：?

A）前處理：將2×2cm的普通載玻片先后放入丙酮（C₃H₆O）、無(wú)水乙醇及去離子水中超聲清洗，分別進(jìn)行5-20min，然后吹干備用；

B）溶膠配制：配制濃度為0.25-2.5mol/L的溶膠：將二水合乙酸鋅（(CH₃COO)₂Zn·2H₂O）溶于乙二醇甲醚（C₃H₆O₂）后，加入濃度為0.5-3.0at%的Al³⁺，然后加入Ga³⁺，其中Al³⁺和Ga³⁺的摻雜比為Al³⁺/Ga³⁺=8-1；Al³⁺和Ga³⁺分別由九水合硝酸鋁Al(NO₃)₃·9H₂O和硝酸鎵Ga(NO₃)₃提供；最后加入與乙酸鋅等摩爾的單乙醇胺（MEA）；將上述混合液放入40-80°C水浴鍋中攪拌2h，然后陳化48h得到溶膠；

C）旋涂鍍膜：將通過(guò)A）步驟前處理后的載玻片放置于勻膠機(jī)的載物臺(tái)上，把通過(guò)B）步驟陳化好的溶膠滴加在玻璃襯底上，先在1000r/min低速下旋轉(zhuǎn)10s，然后在3000r/min下旋轉(zhuǎn)20s，隨后于100°C烘干10min；