[發明專利]一種透明導電氧化物CuAlO2薄膜的制備方法

有效

• 申請號: 201310028623.5
• 申請日: 2013-01-25
• 公開（公告）號: CN103114269A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 鄒友生;汪海鵬;張亦弛;涂承君;樓東;董宇輝;竇康
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: C23C14/28
• 分類號: C23C14/28;C23C14/08;C23C14/58
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 馬魯晉

1.一種透明導電氧化物CuAlO₂薄膜的制備方法，其特征在于，采用脈沖激光等離子體沉積技術，以CuAlO₂為靶材，在藍寶石襯底上沉積CuAlO₂薄膜，并通過高溫氣氛退火處理提升其結晶質量，具體包括以下步驟：

步驟1、采用藍寶石為襯底材料，并對藍寶石襯底進行表面清洗處理；

步驟2、安裝CuAlO₂陶瓷靶材，將表面清洗干凈的藍寶石襯底送入脈沖激光沉積系統的真空生長腔，并將其固定在襯底支架上，使襯底正面與靶材保持正對；

步驟3、采用機械泵和分子泵對真空生長腔抽真空，抽真空后的本底真空度小于或等于3×10^-4Pa；

步驟4、加熱襯底，使襯底升到所需溫度，并向真空室內通入工作氣體，通過控制氣體流量，穩定腔內氣壓在一個固定值；

步驟5、開啟激光器，通過激光燒蝕CuAlO₂靶材，調節激光的能量、脈沖頻率、工作氣壓、襯底溫度和沉積時間這些工藝參數，在藍寶石襯底上沉積CuAlO₂薄膜；

步驟6、沉積結束后，關閉激光、襯底加熱、機械泵和通氣閥門，待樣品冷卻到室溫取出；

步驟7、將沉積的樣品放入真空管式爐中，通過機械泵和分子泵對石英管抽真空至5×10^-4Pa，然后再通入保護性氣體；

步驟8、設置真空管式爐的升溫速率，使其加熱至所需的退火溫度，之后在保護性氣氛下對CuAlO₂薄膜進行退火熱處理；

步驟9、退火結束且樣品冷卻到室溫后，關閉管式爐、氣瓶閥門，將樣品取出。

2.根據權利要求1所述的透明導電氧化物CuAlO₂薄膜的制備方法，其特征在于，步驟1對藍寶石襯底進行表面清洗處理具體為：將襯底浸入丙酮溶液中超聲清洗，然后放入去離子水中超聲清洗，之后冷風吹干。

3.根據權利要求1所述的透明導電氧化物CuAlO₂薄膜的制備方法，其特征在于，步驟2中靶材與襯底的間距為50-70mm。

4.根據權利要求1所述的透明導電氧化物CuAlO₂薄膜的制備方法，其特征在于，步驟4中襯底的所需溫度為550-700℃，向真空室內通入的工作氣體為氧氣，通入氧氣體后的壓強為3-50Pa。

5.根據權利要求1所述的透明導電氧化物CuAlO₂薄膜的制備方法，其特征在于，步驟5中激光能量為150-400mJ，脈沖頻率1-10Hz，工作氣壓為3-50Pa，襯底溫度為550-700℃，沉積時間1-2h。

6.根據權利要求1所述的透明導電氧化物CuAlO₂薄膜的制備方法，其特征在于，步驟7中通入管式爐的保護性氣體為Ar或N₂，石英管內的氣壓穩定在一個大氣壓。

7.根據權利要求1所述的透明導電氧化物CuAlO₂薄膜的制備方法，其特征在于，步驟8中真空管式爐的升溫速率為10-25℃/min，所需的退火溫度為900-1100℃，保溫時間為10-60min，之后以15℃/min的速率降溫至常溫，完成退火處理。