[發明專利]用于磁控濺射的摻氟氧化錫靶材及其制備方法

有效

• 申請號: 201410048945.0
• 申請日: 2014-02-13
• 公開（公告）號: CN103849844A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 楊希川
• 申請（專利權）人: 大連七色光太陽能科技開發有限公司
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/08
• 代理公司: 大連星海專利事務所 21208
• 代理人: 裴毓英

技術領域

本發明涉及摻氟氧化錫靶材技術，尤其涉及一種用于磁控濺射的摻氟氧化錫靶材及其制備方法。

背景技術

氟摻雜氧化錫導電薄膜(SnO₂：F)，簡稱FTO導電薄膜，做為ITO導電薄膜的替代品被開發利用，可被廣泛用于液晶顯示屏，光催化，薄膜太陽能電池、染料敏化太陽能電池、電致變色器件等領域。

制備FTO導電薄膜，可以采用物理方法，也可以采用化學方法。其中，具體的有真空蒸發鍍膜法、離子輔助沉積鍍膜法、射頻磁控濺射鍍膜法、化學氣相沉積法、溶膠凝膠法、噴霧熱解法等。目前，適合工業化批量生產的方法為化學氣相沉積和射頻磁控濺射兩種方法。

化學氣相沉積法又分為在線化學氣相沉積法和離線化學氣相沉積法及低壓化學氣相沉積法。其中，在線化學氣相沉積法是在浮法生產過程中進行的在線高溫沉積SnO₂：F，是目前FTO?導電玻璃的主要生產方式，代表廠商AGC。其產品特點是生產過程中直接產生霧度，可以生產大尺寸的玻璃，膜層穩定性最好，耐酸堿性能突出，易于存儲運輸，但透光性能和導電性能相對較差。離線化學氣相沉積法是在超白或浮法玻璃生產后加熱，再進行化學氣相沉積得到FTO?導電玻璃。這種生產方式適宜深加工企業發展，投入低，但過于耗能，產品特性類似于在線化學氣相沉積法。低壓化學氣相沉積法類似于離線化學氣相沉積法，但沉積溫度低，并且可以鍍前電極或者背電極，是一種很有發展前途的生產方法。

磁控濺射法是目前最熱門的研究方向。利用射頻磁控濺射方法制備FTO導電薄膜，成本較低，工藝簡單，易于操控。采用射頻磁控濺射方法制備的FTO導電薄膜，其鍍膜層與基底結合牢固，鍍膜層致密，均勻。

用于射頻磁控濺射的靶材分為金屬靶和非金屬靶兩種。無論何種靶材，通常是采用致密的固體，根據實際情況加工成適當形狀。如果原料為粉末狀，則需要研磨均勻以后加入粘結劑壓制成所需形狀后進行燒結，使之成為致密的固體靶材，即陶瓷靶。也有直接采用粉末做靶材的案例，但需要一個容器盛裝靶粉末，相對于陶瓷靶，粉末靶具有更高的濺射活性，但可控性較差。因此，更需要精細地控制過程中的各種工藝參數。在常溫狀態下，濺射制備的多數氧化物體系薄膜結晶化程度很低，為體現其特定的功能，還需要采用另外的處理措施提高薄膜的晶化程度。

作為高新技術，我國目前最高只能開發出可見光平均透光率達到80％左右的FTO導電玻璃，還沒有超過90％。在高透光率、低方阻、透明導電薄膜的研究領域里，需要做更深入的研究。攀枝花學院藍德均等人公開的中國發明專利“摻氟氧化錫薄膜的制備方法”（專利號：201210374374.0），雖然是采用射頻磁控濺射技術制備FTO導電薄膜，但是采用二氧化錫粉末與氟化物機械混合后的粉末作為靶材，由其制備出來的FTO薄膜，面電阻較高，透光性也較差。而且如上所述，采用粉末靶的濺射方法，其操作可控性較差。

發明內容

本發明的目的在于，針對現有靶材制備方法制備而成的FTO薄膜，面電阻較高，透光性也較差問題，提出一種用于磁控濺射的摻氟氧化錫靶材的制備方法，該方法工藝簡單、易于操控，能實現用于磁控濺射的摻氟氧化錫靶材的工業化生產，由該方法制備的用于磁控濺射的摻氟氧化錫靶材導電性好，透光性佳，與基底結合牢固，鍍膜層致密、均勻。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種用于磁控濺射的摻氟氧化錫靶材的制備方法，包括以下步驟：高溫條件下，分別將錫化合物與氟化合物氣化后混合，并由載氣將此混合氣體帶至高溫反應器中，在反應器內壁或底部生成FTO結晶或粉末；將此FTO結晶或粉末進行研磨、壓片以后，即得用于磁控濺射的摻氟氧化錫靶材，該靶材是能用于磁控濺射的高致密性、高均勻性的固體FTO靶材。本發明所述錫化合物與氟化合物分別氣化，能防止兩種物質在進入高溫反應器之前反應，即防止目標產物（摻氟氧化錫靶材）在進入高溫反應器之前沉積。

進一步地，所述錫化合物與氟化合物的摩爾比為0.001~20，優選為5-10。

進一步地，所述錫化合物為無機錫化合物和/或有機錫化合物。

進一步地，所述無機錫化合物為無水結晶二氯化錫、結晶二氯化錫、無水和結晶四氯化錫中的一種或多種。

進一步地，所述有機錫化合物為R_nSnX_4-n，其中，n=1-4，R為烷基、酯烷基或芳香基，X為無機酸根、有機酸根、羥基或鹵素。