[發明專利]一種Ga摻雜ZnO透明導電薄膜的制備方法

有效

• 申請號: 201210412425.4
• 申請日: 2012-10-25
• 公開（公告）號: CN102912307A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 劉敏霞;吳木營
• 申請（專利權）人: 東莞理工學院
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/06
• 代理公司: 東莞市華南專利商標事務所有限公司 44215
• 代理人: 李玉平

1.一種Ga摻雜ZnO透明導電薄膜的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

（1）稱取ZnO粉末和Ga₂O₃粉末，其中Ga占總粉末的摩爾百分含量為1~3%，將稱取的粉末經預燒結處理，將預燒結后的粉末再經燒結處理，制得Ga摻雜ZnO靶材；

（2）將襯底和步驟（1）制得的靶材裝入磁控濺射鍍膜機中，靶材和襯底的距離為6~10cm，將濺射室抽真空至1.0×10^-4Pa～1.0×10^-3Pa，通入氬氣，氣體流量為20~25sccm，控制工作壓強為0.1~0.5Pa；

（3）將步驟（2）中襯底的溫度升至300~600℃，控制濺射功率為80~120W，濺射時間為1~3h，進行鍍膜處理，制得Ga摻雜ZnO透明導電薄膜。

2.根據權利要求1所述的一種Ga摻雜ZnO透明導電薄膜的制備方法，其特征在于：所述步驟（1）中，Ga占總粉末的摩爾百分含量為2%。

3.根據權利要求1所述的一種Ga摻雜ZnO透明導電薄膜的制備方法，其特征在于：所述步驟（1）中，預燒結的具體步驟為：將稱取的粉末加入相當于ZnO質量0.8~1.2倍的無水乙醇球磨1~2h，使其混合均勻，隨后烘干5~7h，將干燥好的粉末在500~900℃溫度下保溫4~6h進行預燒結處理。

4.根據權利要求1所述的一種Ga摻雜ZnO透明導電薄膜的制備方法，其特征在于：所述步驟（1）中，燒結的具體步驟為：將預燒結后的粉末加入相當于ZnO質量8%~12%的聚乙烯醇研磨1~3h，使其混合均勻，隨后在15~25MPa壓力下壓制成型，將壓制成型的生坯在1200~1400℃溫度下保溫3~5h進行燒結處理。

5.根據權利要求1所述的一種Ga摻雜ZnO透明導電薄膜的制備方法，其特征在于：所述步驟（1）和步驟（2）中，ZnO粉末的純度為99%以上，Ga₂O₃粉末和氬氣的純度均為99.99%以上。

6.根據權利要求1所述的一種Ga摻雜ZnO透明導電薄膜的制備方法，其特征在于：所述步驟（2）中，襯底為藍寶石、玻璃和石英中的任意一種。

7.根據權利要求1所述的一種Ga摻雜ZnO透明導電薄膜的制備方法，其特征在于：所述步驟（2）中，靶材和襯底的距離為8cm，濺射室的真空氣壓為5×10^-4Pa。

8.根據權利要求1所述的一種Ga摻雜ZnO透明導電薄膜的制備方法，其特征在于：所述步驟（2）中，氣體流量為22sccm，工作壓強為0.3Pa。

9.根據權利要求1所述的一種Ga摻雜ZnO透明導電薄膜的制備方法，其特征在于：所述步驟（3）中，襯底的溫度為450℃，濺射功率為100W，濺射時間為2h。

10.根據權利要求1~9任一項所述制備方法制得的一種Ga摻雜ZnO透明導電薄膜，其特征在于：所述薄膜的電阻率≤6×10^-4Ω·cm，可見光光譜范圍平均透過率≥90%。