[發(fā)明專利]一種室溫下制備晶態(tài)氧化銦透明導電薄膜的方法

有效

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• 申請日: 2013-06-20
• 公開（公告）號: CN103311375A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設計）人: 朱嘉琦;楊磊;曹文鑫;韓杰才
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;C23C14/35;C23C14/08
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 楊立超

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及制備晶態(tài)氧化銦透明導電薄膜的方法。

背景技術(shù)

氧化銦是一種透明導電氧化物，已經(jīng)作為顯示器和太陽能電池的電極而被廣泛應用實際生活。絕大多數(shù)的氧化銦薄膜制備于硬基底上，像玻璃和硅襯底。近些年，聚對苯二甲酸乙二酯（PET）等柔性基底因為具有良好的機械性能，較輕的重量，以及可以通過roll-to-roll工藝廉價制備的特點被廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)。然而，PET屬于熱敏感材料，僅僅在溫度較低（低于150℃）的工藝條件下方可進行加工。在低溫下，利用傳統(tǒng)的磁控濺射工藝制備的氧化銦薄膜的各項性能較差。例如：面電阻較高（遠大于50Ω/sq）、光學透過率在可見光較低(T<80%)等。目前，雖然離子/等離子輔助沉積作為一種有效的手段可以在低溫下制備具有晶態(tài)特征的氧化物，但設備價格高昂，并且制備過程復雜不易控制，還沒有一種低成本，制備晶態(tài)氧化銦的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是要解決采用現(xiàn)有方法制備具有晶態(tài)性質(zhì)的氧化銦薄膜時，存在設備價格高和制備過程復雜不易控制的問題，而提出一種室溫下制備晶態(tài)氧化銦透明導電薄膜的方法。

本發(fā)明中的一種室溫下制備晶態(tài)氧化銦透明導電薄膜的方法按以下步驟進行：

步驟一、將PET基底材料用去離子水清洗15min至30min后，置于磁控濺射真空倉內(nèi)的旋轉(zhuǎn)載物臺上，安裝氧化銦陶瓷靶材，通過真空獲得系統(tǒng)將真空倉內(nèi)抽成真空，其真空度為1.0×10^-4Pa至9.9×10^-4Pa；

步驟二、向真空倉內(nèi)通入氬氣和氧氣，氬氣的通入量控制在50sccm至150sccm，氧氣的通入量控制在10sccm至70sccm，當真空倉內(nèi)氣體壓強為5Pa至10Pa時，啟輝反濺清洗10min至20min，反濺結(jié)束后，關(guān)閉氧氣閥，保持氬氣的通入量為50sccm至150sccm，用氬氣清洗真空倉10min至30min；

步驟三、調(diào)節(jié)真空倉內(nèi)氣體壓強為0.5Pa至1.2Pa，將加載在氧化銦陶瓷靶材的射頻功率設定為20W至100W，預濺射5min至10min，開始沉積氧化銦薄膜，沉積時間為30min至120min；

步驟四、濺射結(jié)束后，將加載在氧化銦陶瓷靶材的射頻功率調(diào)節(jié)為零，關(guān)閉射頻電源；將金屬擋板置于靶與載物臺之間，保持氬氣流量為50sccm至150sccm，通入氧氣，氧氣流量為1sccm至10sccm，調(diào)節(jié)真空倉內(nèi)氣體壓強為4Pa至7Pa，將50kHz的脈沖直流電壓加在載物臺上，并將其電壓峰值調(diào)節(jié)至-400V至-1200V之間，設置其占空比為10%～90%，反濺時間為10min至30min后，拉開金屬擋板；

步驟五、重復步驟三和步驟四，直至此循環(huán)過程達到2次至8次；

步驟六、關(guān)閉所有電源，完成室溫下晶態(tài)氧化銦透明導電薄膜的制備過程。

本發(fā)明包括以下有益效果：

1、與現(xiàn)有的制備方法相比，本發(fā)明方法在室溫下制備的氧化銦薄膜具有晶化的特點；

2、采用本發(fā)明方法制備的晶態(tài)氧化銦薄膜，具有較好的光電性能，在550nm波段的透過率大于80%，電阻率<6×10^-4Ωcm,遷移率達到29cm²/VS。

附圖說明

圖1為實驗一制備的氧化銦薄膜與采用普通磁控濺射方法制備的氧化銦薄膜的XRD對比圖，其中曲線A為采用普通磁控濺射方法制備的氧化銦薄膜的XRD譜線，曲線B為采用本發(fā)明方法制備的氧化銦薄膜的XRD譜線。

具體實施方式

本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實施方式，還包括各具體實施方式間的任意組合。

具體實施方式一：本實施方式中一種室溫下制備晶態(tài)氧化銦透明導電薄膜的方法，按以下步驟進行：

步驟一、將聚對苯二甲酸乙二酯（PET）基底材料用去離子水清洗15min至30min后，置于磁控濺射真空倉內(nèi)的旋轉(zhuǎn)載物臺上，安裝氧化銦陶瓷靶材，通過真空獲得系統(tǒng)將真空倉內(nèi)抽成真空，其真空度為1.0×10^-4Pa至9.9×10^-4Pa；

步驟二、向真空倉內(nèi)通入氬氣和氧氣，氬氣的通入量控制在50sccm至150sccm，氧氣的通入量控制在10sccm至70sccm，當真空倉內(nèi)氣體壓強為5Pa至10Pa時，啟輝反濺清洗10min至20min，反濺結(jié)束后，關(guān)閉氧氣閥，保持氬氣的通入量為50sccm至150sccm，用氬氣清洗真空倉10min至30min；