[發(fā)明專利]一種Nb2O5/Cu/Nb2O5結(jié)構(gòu)透明電極的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410238590.1
• 申請日: 2014-05-30
• 公開（公告）號: CN103993280A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李玲霞;于仕輝;許丹;董和磊;金雨馨
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/08;C23C14/18
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 張宏祥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于功能薄膜材料的，特別涉及一種Nb₂O₅/Cu/Nb₂O₅結(jié)構(gòu)透明電極的制備方法。

背景技術(shù)

透明導(dǎo)電氧化物(TCO)薄膜由于具有高的可見光透射率和低的電阻率，在抗靜電涂層、觸摸顯示屏、太陽能電池、平板顯示、發(fā)熱器、防結(jié)冰裝置、光學(xué)涂層以及透明光電子等方面具有廣闊的發(fā)展前景。雖然ITO薄膜是目前綜合光電性能優(yōu)異、應(yīng)用最為廣泛的一種透明導(dǎo)電薄膜材料，但是銦有毒，價格昂貴，穩(wěn)定性差，在氫等離子體氣氛中容易被還原等問題，人們力圖尋找一種價格低廉且性能優(yōu)異的ITO替換材料。

Nb₂O₅由于具有較寬的禁帶寬度，所以在可見光區(qū)有優(yōu)良的透過率，因此我們以Nb₂O₅作為電極材料進(jìn)行研究。

采用磁控濺射方法制備透明導(dǎo)電薄膜，具有沉積速率高、薄膜附著性好、易控制并能實現(xiàn)大面積沉積等優(yōu)點，因而成為當(dāng)今工業(yè)化生產(chǎn)中研究最多、工藝最成熟和應(yīng)用最廣的一項方法。超薄導(dǎo)電金屬層也可以作為透明導(dǎo)電膜，但目前能應(yīng)用的只有金、銀和鉑等電阻率低且化學(xué)穩(wěn)定性好的貴金屬，但金和鉑成本昂貴，限制了其應(yīng)用。因此我們選用Cu作為導(dǎo)電金屬層制備Nb₂O₅/Cu/Nb₂O₅結(jié)構(gòu)透明電極。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的，在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，利用摻雜和磁控濺射沉積技術(shù)，提供一種成本低廉且性能優(yōu)良的Nb₂O₅/Cu/Nb₂O₅結(jié)構(gòu)透明電極的制備方法。

本發(fā)明通過如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。

一種Nb₂O₅/Cu/Nb₂O₅結(jié)構(gòu)透明電極的制備方法，具有如下步驟：

(1)將Nb₂O₅靶材和Cu靶材裝入磁控濺射腔體內(nèi)，另將清潔干燥的玻璃襯底放入磁控濺射樣品臺上，靶材與襯底的距離為40mm～90mm；

(2)待步驟(1)完成后，將磁控濺射系統(tǒng)的本底真空度抽至1.0×10^-5Torr以下，使用Ar作為濺射氣體濺射Nb₂O₅層，濺射總氣壓為5mTorr～20mTott，濺射功率為50～200W，進(jìn)行沉積得到厚度為20nm～120nm的Nb₂O₅層；

(3)待步驟(2)完成后，開始濺射Cu層，濺射氣壓為3mTorr～20mTott，濺射功率30～200W，沉積得到厚度為3nm～20nm的Cu層；

(4)待步驟(3)完成后，重新濺射Nb₂O₅層，濺射總氣壓為5mTorr～20mTott，濺射功率為50～200W，進(jìn)行沉積得到厚度為20nm～120nm的Nb₂O₅層，制得Nb₂O₅/Cu/Nb₂O₅結(jié)構(gòu)透明電極。

所述步驟(1)的Nb₂O₅靶材中Nb₂O₅的純度為99％，Cu靶材中Cu的純度為99.99％。

所述步驟(1)的襯底為玻璃襯底、石英襯底或者藍(lán)寶石襯底，使用前用丙酮、無水乙醇和去離子水超聲洗滌，并用高純氮氣吹干。

所述步驟(2)的Ar的純度在99.99％以上。

所述步驟(2)或步驟(4)沉積得到Nb₂O₅層的厚度為30nm～60nm。

所述步驟(3)沉積得到Cu層的厚度為9nm～11nm。

所述步驟(2)、(3)或(4)的薄膜層厚度通過調(diào)節(jié)工藝參數(shù)或沉積時間來控制。