[發(fā)明專利]一種P型紅外透明導(dǎo)電氧化物薄膜的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510546952.8
• 申請日: 2015-08-31
• 公開（公告）號: CN105063565B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊磊;朱嘉琦;郭帥;代兵;楊振懷;舒國陽
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/08
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所23109
• 代理人: 楊立超

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及紅外透明導(dǎo)電氧化物薄膜的制備方法，尤其涉及一種P型紅外透明導(dǎo)電氧化物薄膜的制備方法。

背景技術(shù)

紅外探測系統(tǒng)在探測紅外信號時，常會受到其他電磁波干擾使得被測物體紅外信號與背景信號間的對比度產(chǎn)生誤差，導(dǎo)致敏感的熱釋電紅外線傳感器反生誤報。為了減少干擾電磁波信號對敏感傳感器的影響，需要紅外窗口具有屏蔽干擾電磁波的膜層。傳統(tǒng)透明導(dǎo)電氧化物薄膜(TCO)多以n型半導(dǎo)體氧化物為主，具有較高的載流子濃度(>10¹⁹/cm³)和較小的有效電子質(zhì)量，因此等離子波長很難延伸至中紅外波段。一般的p型半導(dǎo)體氧化物(如CuAlO₂、NiO等)雖然具有一定的導(dǎo)電性，但是在紅外波段的透過率卻較低，不能滿足高紅外透過率的需求。雖然傳統(tǒng)的導(dǎo)電氧化物膜層(ITO等透明導(dǎo)電材料)能夠屏蔽電磁波，但只能在近紅外波段具備高的透過性，在中紅外和遠(yuǎn)紅外波段呈現(xiàn)高反射性，無法將目標(biāo)紅外信號透過紅外窗口，因此無法應(yīng)用于紅外探測器的窗口膜層。

本發(fā)明提出一種利用紅外透明高介電質(zhì)材料Y₂O₃摻雜銅元素的制膜方法以提供一種既中、遠(yuǎn)紅外透明且屏蔽干擾電磁波的薄膜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決現(xiàn)有的被動式紅外探測系統(tǒng)中紅外透明導(dǎo)電薄膜不能同時兼顧屏蔽干擾電磁波信號和保持中、遠(yuǎn)紅外波段高透過性的問題，而提出一種P型紅外透明導(dǎo)電氧化物薄膜的制備方法。

一種P型紅外透明導(dǎo)電氧化物薄膜的制備方法，按以下步驟進(jìn)行：

一、焊接：將一塊尺寸為10mm×10mm，厚度為1mm的Cu片，利用壓力電阻焊焊于直徑為49mm的金屬釔靶材上，形成一個組合靶材；

其中壓力電阻焊的工藝參數(shù)為：壓力為5kg～8kg，電流為150A～176A，電壓為75V～100V；Cu片位于距釔靶中心徑向距離為10mm～12mm處；

二、清洗：將步驟一中得到的組合靶材依次放在丙酮、酒精和去離子水中，在超聲功率為300W～600W的條件下各清洗15min～30min，得到潔凈的組合靶材；將ZnS襯底依次放在丙酮、酒精和去離子水中，在超聲功率為300W～600W的條件下各清洗15min～30min，得到潔凈的襯底材料；

三、鍍膜前準(zhǔn)備工作：首先將潔凈的組合靶材安裝至磁控濺射靶靶套上，并將潔凈的ZnS襯底置于高真空磁控濺射鍍膜系統(tǒng)內(nèi)的加熱臺上的中心位置，然后啟動真空系統(tǒng)將真空倉內(nèi)抽成真空，使得真空度為1.0×10^-4Pa～8.0×10^-4Pa，接著啟動加熱裝置，加熱襯底溫度至200℃～700℃；

四、在氧氣氛中濺射鍍膜：首先調(diào)節(jié)所述潔凈的組合靶材的濺射功率在60W～200W之間，氬氣氣體流量調(diào)節(jié)為50sccm～150sccm，進(jìn)行反濺和啟輝操作后，通入氧氣，氧氣氣體流量調(diào)節(jié)在2sccm～10sccm之間，將真空倉內(nèi)氣體壓強(qiáng)降至0.8Pa～1.2Pa，并預(yù)濺射5min～10min，預(yù)濺射結(jié)束后，保持組合靶材濺射功率在60W～200W之間，開始向ZnS襯底表面鍍膜，鍍膜時間為1h～2h；

五、關(guān)機(jī)：關(guān)閉所有氣閥及高真空磁控濺射系統(tǒng)操縱開關(guān)，關(guān)閉電源并將真空倉內(nèi)溫度降至25℃～70℃之間，得到膜厚為80nm～320nm的摻Cu的Y₂O₃薄膜。

本發(fā)明包括以下有益效果：

1、本發(fā)明通過在ZnS光學(xué)窗口表面鍍制具有中、遠(yuǎn)紅外透明和屏蔽干擾電磁波的P型導(dǎo)電均質(zhì)氧化物薄膜，有效避免紅外線傳感器反生誤報，提高了紅外探測系統(tǒng)內(nèi)熱釋電紅外線傳感器的敏感性和準(zhǔn)確性；

2、與現(xiàn)有的技術(shù)相比，用本發(fā)明在ZnS紅外窗口上制備的銅摻雜氧化釔薄膜具有大約-10dB電磁屏蔽效率，且在紅外波段透過率>70％，解決了紅外透明導(dǎo)電薄膜不能同時兼顧屏蔽干擾電磁波信號和保持中、遠(yuǎn)紅外波段高透過性的問題。

附圖說明

圖1為實驗一制備的摻Cu的Y₂O₃薄膜的傅里葉紅外透過光譜；

圖中實線為實驗一制備的摻Cu的Y₂O₃薄膜的紅外透過率與波長的關(guān)系曲線，虛線為ZnS襯底的紅外透過率與波長的關(guān)系曲線。

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。