[發明專利]一種透明導電 TiO2/Ag/TiO2復合薄膜的制備方法

有效

• 申請號: 201210574897.X
• 申請日: 2012-12-26
• 公開（公告）號: CN103060782A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 范翊;劉星元;郭曉陽
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: C23C20/08
• 分類號: C23C20/08
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 張偉

技術領域

本發明涉及的是一種透明導電TiO₂/Ag/TiO₂復合薄膜的制備方法。屬于功能薄膜材料及薄膜光學領域。

背景技術

TiO₂是一種寬禁帶半導體，其禁帶寬度一般為3.0-3.4?eV，廣泛用于電致發光、太陽能電池、光催化等領域。目前已有TiO₂透明導電薄膜為2005年Furubayashi等制備的Nb:TiO₂薄膜，需要摻雜價格昂貴的過渡族金屬元素鈮。Ag膜在可見光區具有優異的反射性能，利用誘導透射原理，通過合理的TiO₂匹配可以在一定的光譜范圍內實現很好的增透效果，成為TiO₂/Ag/TiO₂透明導電復合薄膜。TiO₂/Ag/TiO₂透明導電復合薄膜可以應用于低輻射玻璃、太陽能電池電極、平板顯示器的透明電極以及電磁屏蔽等很多領域。

目前最常用的透明導電TiO₂/Ag/TiO₂復合薄膜是采用電子束蒸發或者濺射方法制備TiO₂膜層，制備過程涉及多層膜之間的相互浸潤、薄膜生長模式、溫度等問題。Ag等貴金屬與大多數金屬氧化物的浸潤性很差。而且在制備外層TiO₂時，要通入氧氣，襯底還需要加溫，很容易導致Ag氧化，同時，制備過程中離子束轟擊也會對Ag層的連續性造成破壞，發生結塊團聚成島狀的不連續成膜現象，進而影響整個膜系的導電性和透過率，因此需要在Ag層和外層TiO₂之間增加金屬Ti阻擋層，而這會導致復合薄膜的導電性和透光性能下降，不利于應用。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，利用摻雜和溶膠凝膠技術，提供一種成本低廉而性能優良的透明導電TiO₂/Ag/TiO₂復合薄膜的制備方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：摻雜TiO₂薄膜的制備方法是通過在基底上先涂布一層摻雜TiO₂溶膠-凝膠，然后制備Ag膜，再涂布一層摻雜TiO₂溶膠-凝膠；低溫燒結后得到導電性和透過率優良的TiO₂/Ag/TiO₂復合薄膜。具體包括以下步驟：

步驟1）將基底用洗潔精水溶液、無水乙醇、乙醚、丙酮、去離子水等清洗干凈；

步驟2）將鈦酸四丁酯和乙酸、無水乙醇攪拌混合，得到A溶液；將去離子水、無水乙醇、摻雜組分混合攪拌，得到B溶液；?

步驟3）將步驟2）中B溶液滴加入A溶液中，攪拌混合均勻，形成溶膠；

步驟4）將步驟3）中得到的溶膠在室溫下陳化24小時以上，得到溶膠-凝膠；

步驟5)?將步驟4）中溶膠-凝膠涂布在步驟1）的基底上；

步驟6）?將步驟5）得到的薄膜進行熱處理，空氣中熱處理溫度50-300度，保溫時間為10-30分鐘，自然冷卻；

步驟7）?將步驟6）中得到的薄膜放入電子束設備中蒸發一層Ag膜；

步驟8）?將步驟4）中溶膠-凝膠涂布在步驟7）得到的薄膜上；

步驟9）?將步驟8）得到的薄膜進行熱處理，空氣中熱處理溫度50-300度，保溫時間為10-30分鐘，自然冷卻。

上述技術方案中，在步驟1）中，所述基底為玻璃、石英、硅片或者有機膜；

上述技術方案中，所述步驟2）中鈦酸四丁酯、無水乙醇、去離子水、乙酸的任意一種在總體積中的混合比例為0.5%-80%。?

上述技術方案中，所述步驟2）中摻雜組分可以是Al、W、V、Nd、F的水溶性化合物中的一種、二種或三種。兩種化合物混合時，每一種化合物的混合比例為0.5-60%；三種化合物混合時，每一種化合物的混合比例為0.5-50%。

上述技術方案中，在步驟6）、步驟9）中得到的TiO₂薄膜厚度為10-50?nm。

上述技術方案中，在步驟7）中，Ag膜厚度為8-16?nm。

本發明的透明導電TiO₂/Ag/TiO₂復合薄膜的制備方法具有以下的有益效果：