[發明專利]一種P型透明導電鈷氧化物金屬納米復合薄膜的制備方法

有效

• 申請號: 201510089086.4
• 申請日: 2015-02-27
• 公開（公告）號: CN104726825B
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: 王淑芳;孫麗卿;閆國英;傅廣生;李曉葦
• 申請（專利權）人: 河北大學
• 主分類號: C23C14/08
• 分類號: C23C14/08;C23C14/28
• 代理公司: 石家莊元匯專利代理事務所(特殊普通合伙)13115
• 代理人: 王琪

技術領域

本發明屬于功能薄膜材料技術領域，涉及一種新型p型透明導電氧化物薄膜的制備方法，具體地說是一種P型透明導電鈷氧化物金屬納米復合薄膜的制備方法。

背景技術

從平板液晶顯示器、薄膜晶體管制造、太陽能電池透明電極以及火車飛機用玻璃除霜到建筑物幕墻玻璃，透明導電氧化物薄膜的應用十分廣泛。目前研究主要集中在ZnO，In₂O₃，SnO₂及其摻雜體系SnO₂:Sb，SnO₂:F，In₂O₃:Sn(ITO)，ZnO:A1(AZO)等，但上述這些材料都屬于n型TCO材料。雖然在ZnO等體系中可通過一定工藝制備出p型TCO材料，但其導電性與n型TCO相差甚遠且制備工藝的穩定性和重復性均需大幅度提高。因此，制備出性能優越、工藝條件穩定、重復性好的p型TCO薄膜材料，對研發基于P型TCO材料設計制作的新型透明p-n結、透明晶體管、透明場效應管等透明光電子器件具有非常重要的意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種P型透明導電鈷氧化物金屬納米復合薄膜的制備方法，鈷氧化物的電阻率非常低、對可見光的透過性又較高，因此是一種很有應用前景的p型TCO材料，金屬納米復合又可以在不明顯影響這種材料光學透過率的情況下大幅降低其電阻率，使得其光電品質因子大幅提高。

為了實現上述目的，本發明所采取的技術手段是：

一種P型透明導電鈷氧化物金屬納米復合薄膜的制備方法，關鍵在于：本方法步驟中包括：

A、陶瓷靶材的制備：利用高溫固相反應法燒結鈷氧化物陶瓷靶材；

B、脈沖激光沉積薄膜

在鈷氧化物陶瓷靶材上貼上扇形金屬薄片，制成復合靶，將復合靶放入PLD腔體，通過脈沖激光沉積技術在單晶基底上生長c軸取向的鈷氧化物金屬納米復合預制薄膜；

C、退火處理，得到c軸取向的透明導電鈷氧化物金屬納米復合薄膜。

所述的鈷氧化物陶瓷靶材是Co₃O₄靶材、或是Ca₃Co₄O₉靶材、或是Bi₂Sr₂Co₂O₈靶材。

所述的Co₃O₄靶材的制備過程為：采用純度為99.99％的Co₃O₄粉末研磨均勻后，用靜壓方法壓制成型，在650-750℃的電阻爐內預燒結5-7小時，制得沉積所用的Co₃O₄靶材。

所述的Ca₃Co₄O₉靶材的制備過程為：將高純CaCO₃、Co₃O₄按鈣與鈷的摩爾比3:4稱量，再經過混合、研磨、壓片成型后，在850-950℃的高溫退火爐內預燒結8-12小時。

所述的Bi₂Sr₂Co₂O₈靶材的制備過程為：將純度為99.99％的Bi₂O₃、SrCO₃、Co₃O₄粉末按化學式中原子比例稱量，混合均勻后置于750-850℃的高溫退火爐中預燒結8-12小時，然后將粉末充分研磨并壓制成片，在860-880℃的溫度下燒結38-42小時，制得沉積所用的Bi₂Sr₂Co₂O₈靶材。

所述的Co₃O₄靶材經過步驟B后的退火過程如下：將NaHCO₃粉末覆蓋在預制薄膜表面，將覆蓋有NaHCO₃薄片的預制薄膜置于高溫退火爐中進行退火處理，退火溫度為700-750℃、時間為1-2小時，這樣即可獲得c軸取向的透明導電Na_xCoO₂金屬納米復合薄膜。